گوش به زنگگوش به زنگ

گروه خبری علمی و فناوری

ایمپلنتی که مغز را بدون سیم یا باتری کنترل می‌کند


اپتوژنتیک یک روش زیست‌شناختی است که از نور برای فعال یا غیرفعال کردن گروه‌های نورونی خاصی در مغز استفاده می‌کند.
سرویس دانش جوان آنلاین: اپتوژنتیک یک روش زیست‌شناختی است که از نور برای فعال یا غیرفعال کردن گروه‌های نورونی خاصی در مغز استفاده می‌کند. در واقع محققان با این ایمپلنتی که ساخته‌اند و آن را در مغز جا‌سازی می‌کنند می‌تواند با استفاده از نور و بدون نیاز به باتری و سیم نورون‌های مغز را کنترل کنند. برای مثال پژوهشگران ممکن است از تحریک اپتوژنتیک برای بازسازی حرکات در صورت فلج یا در آینده غیرفعال کردن بخش‌هایی از مغز یا ستون فقرات که مسبب درد هستند استفاده کنند که نیاز (وابستگی فزاینده) به مخدر‌ها و سایر مسکن‌ها را از بین می‌برد.

گوتروف محقق طرح گفته است: ما این ابزار‌ها را برای درک اینکه چگونه بخش‌های مختلف مغز کار می‌کنند، می‌سازیم. «مزیت اپتوژنتیک این است که شما اختصاصی بودن سلولی را دارید شما می‌توانید گروه‌های خاصی از نورون‌ها را هدف قرار دهید و عملکرد و ارتباط آن‌ها را در بستر کل مغز بررسی کنید.»
در اپتوژنتیک، پژوهشگران نورون‌های خاصی را توسط پروتئین‌هایی به نام اوپسین بارگذاری می‌کنند که نور را به پتانسیل‌های الکتریکی که سازنده عملکرد نورون هستند، تبدیل می‌کند. هنگامی که یک پژوهشگر نور را به یک ناحیه از مغز بتاباند، تنها نورون‌های بارگذاری شده با اوپسین فعال می‌شوند.

اولین اعمال اپتوژنتیکی شامل ارسال نور به مغز از طریق فیبر‌های نوری بود به این معنی که افراد مورد آزمایش به طور فیزیکی با یک ایستگاه کنترلی مهار می‌شدند. پژوهشگران به توسعه یک روش بی‌نیاز از باتری با استفاده از علم الکترونیک بی‌سیم ادامه دادند، بدین منظور که شرکت‌کنندگان بتوانند به طور آزادانه حرکت کنند.
اما این دستگاه‌ها هنوز با محدودیت‌های خاص خود مواجه بودند، آن‌ها حجیم و اغلب به وضوح متصل به خارج از کاسه سر بودند و اجازه بررسی دقیق بسامد یا شدت نور را نمی‌دادند و در هر بار تنها می‌توانستند یک منطقه از مغز را تحریک کنند.

به دست آوردن کنترل بیشتر و فضای کمتر

گوتروف گفته است: «با این پژوهش ما دو تا سه گام جلوتر رفتیم. ما توانستیم شدت و بسامد نور گسیل شده را تحت کنترل دیجیتال قرار دهیم و دستگاه‌ها را به قدری کوچک کردیم که بتوان آن‌ها را در زیر پوست سر کار گذاشت. ما همچنین می‌توانیم به طور مستقل چندین مکان را در مغز یک شرکت‌کننده تحریک کنیم که قبلاً امکان آن نیز نبود.» گوتروف گفته است: «این سیستم دارای دو آنتن در یک محفظه است که توسط آن می‌توانیم سیگنال را به سرعت عقب و جلو کنیم به طوری که می‌توان ایمپلنت را در هر جهتی تقویت کرد. در آینده این روش می‌تواند ایمپلنت‌های بدون باتری ایجاد کند که باعث تحریک مداوم بدون نیاز به حذف یا جایگزینی دستگاه می‌شود که این منجر به روش‌های تهاجمی کمتری نسبت به روش‌های ضربان‌ساز یا تحریک‌کننده معمول می‌شود.»

دستگاه‌ها با یک روش جراحی ساده کاشته می‌شوند مانند جراحی‌هایی که در آن تحریک‌کننده‌های عصبی یا «ضربان‌ساز‌های مغز» در افراد نصب می‌شوند. آن‌ها هیچ اثر نامطلوبی در افراد ایجاد نمی‌کنند و عملکرد آن در بدن طی زمان تضعیف نمی‌شود. این امر می‌تواند برای دستگاه‌های پزشکی مانند دستگاه‌های ضربان‌ساز که در حال حاضر هر پنج تا 15 سال نیاز به تعویض دارند پیام‌هایی داشته باشد. این مقاله همچنین نشان داد که حیواناتی که این دستگاه در آن‌ها کاشته می‌شود می‌توانند به طور ایمن توسط توموگرافی رایانه‌ای (CT) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) تصویربرداری شوند که منجر به دیدگاه‌های پیشرفته در مورد پارامتر‌های بالینی مربوطه، مانند وضعیت استخوان و بافت و جای‌گذاری دستگاه می‌شود. دانشمندان در آینده ممکن است با استفاده از این روش، مناطقی از مغز یا ستون فقرات را که باعث ایجاد درد می‌شوند خاموش کنند یا نیاز و وابستگی افراد به مواد مخدر و دیگر دارو‌های مسکن را از بین ببرند.
منبع:ساینس دیلی
منبع: خبروان


addup.center