Истраживачи су дизајнирали ултра-танку, флексибилну и минимално инвазивну неуронску сонду која не само да може да бележи неуронску активност већ и да користи светлост за стимулисање одређених група неурона.
Описана у новој студији у Натуре Цоммуницатионс, ова сонда је приближно једна-петина ширине људске косе и добро је-погодна за проучавање малих, мобилних региона нервног система, као што су кичмена мождина или периферни нерви (нерви изван мозга и кичмене мождине који преносе информације између мозга тела и остатка).
Овде вам је потребна веома мала, флексибилна сонда која се може имплантирати између пршљенова да би успоставила везе са неуронима и која се може савијати док се кичмена мождина креће“, рекао је ко-виши аутор Аксел Нимерјан, ванредни професор у Ваитт Адванцед Биопхотониц Центре на Салк институту за биолошке студије Сједињених Држава.
Неуралне сонде се такође могу имплантирати на дуже време јер су компатибилније са биолошким ткивима и мање је вероватно да ће изазвати имуни одговор.
Доналд Сиркис, професор наноинжењеринга на Јацобс Сцхоол оф Енгинееринг и ко-старији аутор студије, рекао је: „За хроничне неуронске интерфејсе, потребна вам је скривена сонда - нешто за шта тело ни не зна да постоји, али још увек може да комуницира са неуронима. На Калифорнијском универзитету у Сан Дијегу.
Оно што ову сонду разликује од осталих постојећих ултра-танких, флексибилних сонди је то што се састоји од електричног канала и оптичког канала, што јој омогућава да бележи електричну активност неурона и користи светлост за стимулисање одређених група неурона.
Имати овај двоструки режим - електричног снимања и оптичке стимулације - у тако малом отиску је јединствена комбинација“, објаснио је Сирбули.
Нова неуронска сонда је паметан подвиг инжењеринга.
Електрични канал садржи ултратанку полимерну електроду (која може да спроводи електричну енергију), док оптички канал садржи ултратанко оптичко влакно које пропушта светлост. Стављање њих у исту неуронску сонду захтева веома паметан инжењеринг.
Канали морају бити изоловани како би се спречило да ометају једни друге док се уграђују у микросонду пречника од само 8 до 14 микрона. Истраживачи такође морају да се увере да су сонде флексибилне, издржљиве, биокомпатибилне и способне да раде као и постојеће стање--неуралних сонди.
Једном произведене, неуронске сонде се имплантирају у мозак живих мишева до месец дана, током којих не изазивају готово никакву упалу у можданом ткиву.
Ове сонде могу да сниме електричну активност неурона високе осетљивости, а могу се користити и за стимулацију неурона у кортексу миша да померају своје бркове.
Тренутно знамо врло мало о томе како кичмена мождина функционише, како обрађује информације и како је њена неуронска активност поремећена или оштећена под одређеним болестима“, рекао је Нимерјан.
Снимање са тако динамичних и сићушних структура одувек је представљало технички изазов. Верујемо да наше сонде и будући низови сонди имају јединствен потенцијал да нам помогну да проучавамо кичмену мождину - не само да бисмо је разумели на фундаменталном нивоу, већ и да бисмо имали способност да регулишемо њену активност.
Штавише, пошто се микровлакна готово било које дужине могу постићи, производни процес се може користити за развој неуронских сонди које могу досећи дубље регије мозга. Међутим, како се крутост сонде смањује са повећањем дужине, можда ће бити потребно променити дизајн - као што је растворљиви шећерни премаз или крути полимерни слој - да би се спречило савијање.
