یک ایمپلنت عصبی کوچک تر از یک دانه نمک، فعالیت مغز را به مدت یک سال به صورت بی سیم ردیابی می کند.

به گزارش ایسنا، یک ایمپلنت مغزی لیزری به اندازه یک دانه نمک می تواند نحوه مطالعه فعالیت عصبی را توسط دانشمندان در درازمدت تغییر دهد.

به نقل از آی ای، محققان دانشگاه کرنل(Cornell) یک ایمپلنت عصبی بسیار کوچک ساخته اند که می تواند روی یک دانه نمک تعادل خود را حفظ کند، اما به اندازه کافی قدرتمند است که فعالیت مغز را در یک حیوان زنده به مدت بیش از یک سال به صورت بی سیم ثبت کند.

این دستگاه که الکترود بدون اتصال اپتوالکترونیکی میکرومقیاس (MOTE) نامیده می شود، گامی بزرگ به سوی نظارت عصبی طولانی مدت با حداقل تهاجم و حسگری زیستی یکپارچه است.

این پروژه به طور مشترک توسط آلیوشا مولنار(Alyosha Molnar)، استاد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه کرنل و سانوو لی(Sunwoo Lee)، استادیار دانشگاه فناوری نانیانگ(Nanyang) که توسعه این فناوری را هنگام کار در آزمایشگاه مولنار آغاز کرد، رهبری شد.

این ایمپلنت حدود 300 میکرون طول و 70 میکرون عرض دارد. MOTE که با پرتوهای لیزر سرخ و فروسرخ بی ضرر که از بافت مغز عبور می کنند، نیرو می گیرد، داده ها را از طریق پالس های کوچک نور فروسرخ که سیگنال های الکتریکی مغز را رمزگذاری می کنند، ارسال می کند.

یک دیود نیمه رسانای ساخته شده از آلومینیوم گالیوم آرسنید ، انرژی نور را برای تأمین انرژی مدار جذب می کند و برای ارسال داده ها، نور ساطع می کند. همچنین شامل یک تقویت کننده کم صدا و رمزگذار نوری است که با همان فناوری نیمه رسانای موجود در میکروچیپ های روزمره ساخته شده است.

مولنار می گوید: تا آنجا که ما می دانیم، این کوچکترین ایمپلنت عصبی است که فعالیت الکتریکی مغز را اندازه گیری کرده و سپس آن را به صورت بی سیم گزارش می دهد.

وی افزود: با استفاده از ماژولاسیون موقعیت پالس برای کد (همان کدی که به عنوان مثال در ارتباطات نوری برای ماهواره ها استفاده می شود) می توانیم از انرژی بسیار بسیار کمی برای برقراری ارتباط استفاده کنیم و همچنان با موفقیت داده ها را به صورت نوری دریافت کنیم.

محققان ابتدا MOTE را در کشت های سلولی آزمایش کردند و سپس آن را در قشر بشکه ای موش ها، بخشی از مغز آنها که اطلاعات حسی از سبیل ها را پردازش می کند، کاشتند.

این ایمپلنت در طول یک سال به طور مداوم، هم جهش های شدید نورونی و هم فعالیت سیناپسی گسترده تر را ثبت کرد، در حالی که موش ها سالم و فعال باقی ماندند.

مولنار گفت که تیم تحقیقاتی می خواست سیستمی را طراحی کند که از تحریک بافت مغز جلوگیری کند. وی می گوید: یکی از انگیزه های انجام این کار این است که الکترودهای سنتی و فیبرهای نوری می توانند مغز را تحریک کنند. بافت در اطراف ایمپلنت حرکت می کند و می تواند یک پاسخ ایمنی را تحریک کند. هدف ما این بود که دستگاه را به اندازه کافی کوچک بسازیم تا این اختلال را به حداقل برساند و در عین حال فعالیت مغز را سریع تر از سیستم های تصویربرداری و بدون نیاز به اصلاح ژنتیکی نورون ها برای تصویربرداری ثبت کند.

ترکیب نیمه رسانایی MOTE می تواند به محققان اجازه دهد داده های فعالیت مغز را حتی در طول اسکن های MRI جمع آوری کنند؛ چیزی که با ایمپلنت های فعلی امکان پذیر نیست.

این فناوری همچنین ممکن است برای استفاده در نخاع یا ادغام در صفحات جمجمه مصنوعی برای نظارت مداوم تطبیق داده شود.

مولنار اولین بار این ایده را در سال 2001 مطرح کرد، اما توسعه آن حدود یک دهه پیش سرعت گرفت، زمانی که او همکاری خود را با اعضای گروه Cornell Neurotech که یک تلاش مشترک بین کالج هنر و علوم و مهندسی کرنل بود، آغاز کرد.

این مطالعه در مجله Nature Electronics منتشر شده است.