O echipă de oameni de știință din Coreea și Statele Unite a inventat un dispozitiv care poate controla circuitele neuronale folosind un implant cerebral minuscul, controlat de un smartphone, menționează ScienceDaily.
Cercetătorii, care și-au publicat studiul în revista ștințifică ,,Nature Biomedical Engineering”, consideră că dispozitivul ar putea accelera cercetarea bolilor creierului, precum Parkinson, Alzheimer, dependența, depresia și durerea.
Dispozitivul, care utilizează cartușe de medicamente înlocuibile și puternice energii bluetooth cu consum redus de energie, poate ținti anumite zone neuronale de interes către care poate transporta medicamente sau pe care le poate lumina pentru perioade îndelungate.
,,Dispozitivul neuronal wireless permite neuromodularea optică și chimică care nu a fost realizată niciodată”, a declarat autorul principal al studiului, Raza Qazi, cercetător în cadrul Institutului avansat de știință și tehnologie din Coreea (KAIST) și în cadrul Universității Boulder din Colorado.
Această tehnologie inovatoare depășește în mod semnificativ metodele convenționale utilizate până acum, care implică de obicei tuburi rigide de metal și fibre optice pentru a furniza medicamente și lumină. În afară de limitarea mișcării subiectului din cauza conexiunilor fizice cu echipamentele voluminoase, structura lor relativ rigidă provoacă leziuni în țesutul cerebral moale în timp, astfel încât acestea nu sunt potrivite pentru implantarea pe termen lung.
Deși s-au depus unele eforturi pentru atenuarea parțială a răspunsului negativ al țesuturilor, prin încorporarea sondelor moi și a platformelor wireless, soluțiile anterioare au fost limitate de incapacitatea lor de a administra medicamente pentru perioade lungi de timp, precum și de setările lor de control voluminoase și complexe.
Pentru a realiza furnizarea de medicamente pe termen lung prin wireless, oamenii de știință au trebuit să soluționeze problema esențială a epuizării și a evaporării medicamentelor.
Cercetătorii de la Institutul avansat de știință și tehnologie din Coreea și de la Universitatea din Washington din Seattle au colaborat pentru a inventa un dispozitiv neuronal cu un cartuș de medicamente înlocuibile, care ar putea permite neurocercetătorilor să studieze aceleași circuite ale creierului timp de câteva luni, fără să-și facă griji că rămân fără medicamente.
Aceste cartușe medicamentoase „plug-n-play” au fost asamblate într-un implant cerebral, ce a fost instalat unor șoareci de laborator cu ajutorul unei sonde moale și ultrasubțiri, de grosimea unui fir de păr uman, care consta din canale microfluidice și LED-uri minuscule (mai mici decât un bob de sare).
Astfel, prin intermediul dispozitivului implantat, neurologii pot administra orice tratament neuronal doresc, fără a fi nevoie să fie fizic în laborator.
Folosind aceste dispozitive neuronale wireless, cercetătorii ar putea, de asemenea, să creeze cu ușurință ființe vii automatizate, în cadrul căruia comportamentul acestora poate fi afectat pozitiv sau negative, în funcție de mediul și de stimularea electrochimică.
„Acest dispozitiv revoluționar este rodul proiectării electronice avansate și a ingineriei puternice de micro și nano-scară. Suntem interesați să dezvoltăm această tehnologie pentru a face un implant cerebral pentru aplicații clinice”, a afirmat Jae-Woong Jeong, profesor de inginerie electrică la KAIST.
Dispozitivul va permite oamenilor de știință să examineze mai bine baza circuitului neural a comportamentului și modul în care neuromodulatoarele specifice din creier reglează comportamentul în diferite moduri.
De asemenea, dispozitivul va putea fi folosit și pentru studii farmacologice complexe, care ar putea ajuta la dezvoltarea de noi terapii pentru durere, dependență și tulburări emoționale, adaugă autorii studiului.
Cercetătorii de la grupul Jeong de la KAIST au dezvoltat componentele electronice soft pentru dispozitivele purtabile și implantabile, iar neurocercetătorii de la laboratorul Bruchas de la Universitatea din Washington au studiat circuitele creierului care controlează stresul, depresia, dependența, durerea și alte tulburări neuropsihiatrice. Aceste eforturi de colaborare, la nivel mondial, între ingineri și neurologi pe o perioadă de trei ani consecutivi și zeci de iterații de proiectare, au dus la validarea cu succes a acestui implant cerebral puternic la șoareci. Potrivit cercetătorilor, această tehnologie poate accelera descoperirea enigmelor creierului și a bolilor sale.
