علماء يتوصلون لزراعة شبكة دماغية
زرع الدماغ هي ميزة شعبية من أفلام الخيال العلمي، ولكن الآن، قد يكون الباحثون أقرب إلى جعلها حقيقة واقعة.
وقد طور الباحثون في جامعة هارفارد شبكة الدماغ عن طريق الحقن التي يمكن أن تسجل مباشرة التغيرات في الإشارات الكهربائية في الدماغ، وصولا الى مستوى خلية دماغية واحدة.
يمكن أن يكون مسبار الشبكة مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك واجهات الدماغ آلة والحيوانات سايبورغ ويمكن أن توفر أيضا نظرة ثاقبة كيف تتطور الذاكرة والتعلم مع الأمراض المرتبطة بالسن والعمر مثل مرض الزهايمر.
في الاختبارات في الفئران، أنتج التحقيق عن طريق الحقن استجابة المناعية الحد الأدنى، قصيرة الأجل وشبكة الأنسجة والدماغ اندمجت مع التحقيق.
عن طريق إضافة أقطاب التحفيز، يمكن للباحثين الحصول على ردود فعل مستوى عال للتغلب على الانخفاضات المعرفية المرتبطة الشيخوخة.
بروتوكول لهذه التجربة، نشرت في الأصل في عام 2015، وصف مسبار شبكة شبكة فائقة المرونة تسليمها إلى مناطق الدماغ محددة عن طريق حقنة.
يتم توصيل شبكة تسجيل القطب بواسطة خطوط معدنية إلى منصات في الطرف الآخر من شبكة.
هذه الفوط متصلة بالكابلات المرنة المسطحة (فك) وتوصيلها بنظام خارجي للتسجيل.
ويقول الباحثون أنه في حين أن التحقيق قد لا تحتاج إلى إزالتها ويمكن أن تبقى كزرع مدى الحياة، وإزالة يكون إجراء مباشر، إن لم يكن خالية من القضايا.
وقال الدكتور تشارلز ليبر، أستاذ الكيمياء في جامعة هارفارد والمؤلف المشارك في البحث لموقع Phys.org أنه من خلال تصميم مسبار شبكي يمكن زراعته بدقة، مع خصائص مماثلة للأنسجة العصبية، "نحن القضاء على الاستجابة المناعية المزمنة التي هي وجدت مع جميع تحقيقات أخرى وزرع الطبية، والتي هي أشبه أشواك في الأنسجة الخاصة بك. "
يقول ليبر إن البحث يفتح مجالا جديدا مع فرص لمزيد من الدراسة، على سبيل المثال الحقن المشترك للالكترونيات والخلايا حيث تكون الإلكترونيات الشبكية أيضا بمثابة سقالة للأنسجة لتنمو، وهي ذات صلة في مجال الطب التجديدي.
جعل الباحثون شبكة باستخدام تقنية تسمى الضوئية - الذي يستخدم الضوء لبناء الهياكل المجهرية.
شبكة مصنوعة من البوليميد - مادة البوليمر التي هي مقاومة للحرارة للغاية، ويمكن استخدامها لمجموعة واسعة من التطبيقات مثل خلايا الوقود ارتفاع في درجة الحرارة، ويعرض وحتى الأدوار العسكرية.
لقياس الاستجابة المناعية الناجمة عن التحقيق، وقسم الباحثون العقول الماوس إلى شرائح مستعرضة وطولي.
تمكنوا من القيام بذلك دون إزالة التحقيق زرع، والتي يقول الدكتور ليبر عادة ما يتعين القيام به في معظم الحالات التي تنطوي على تحقيقات الدماغ التقليدية - وهذا الإجراء يمكن أن يؤدي إلى بعض فقدان المعلومات الهامة.
بعد تلطيخ شرائح الدماغ مع الأجسام المضادة، وجدوا أن الاستجابة المناعية كانت ضئيلة، وعاد هيكل الخلية الدماغ إلى وضعها الطبيعي بعد بضعة أسابيع فقط.
ويعتقد الباحث أنه لا يوجد في الواقع استجابة مناعية، وأن الاستجابة التي شاهدها هي نتيجة للضرر الذي يحدث عند إدخال الإبرة في الدماغ، وهذا الضرر يشفي مع مرور الوقت بدلا من تفاقم، وهذا ما يحدث مع تحقيقات التقليدية .
هذا الحد الأدنى من الاستجابة يدعم إمكانية أن نظام شبكة يمكن زرعها بشكل دائم.
يقول الدكتور ليبر: "وفقا لدراساتنا السابقة والمستمرة حتى الآن، يمكن تحقيقات شبكة الحفاظ على تسجيل مستقرة / واجهة التحفيز مع أنسجة المخ لمدة لا تقل عن سنة إلى سنتين.
ومع ذلك، فإن هذه الفترة الزمنية لا تمثل العمر المتوقع القابل للتحقيق منذ الدراسات الجارية جارية حاليا لإظهار الاستقرار على المدى الطويل ".
ونظرا لحدود عمر الفئران التي تتراوح بين سنتين وثلاث سنوات، يتوقع الباحثون أن يجدوا ثباتا أكبر في الثدييات التي تعيش لفترة أطول مثل الثديات المكشوفة وفي الدراسات الجارية حاليا.
يقول ليبر أن فريقه يقوم بإجراء دراسات على تصاميم شبكة جديدة لها أعداد كبيرة من الأقطاب الكهربائية والحقن متعددة المواقع.
وعلاوة على ذلك، تشمل خطواتنا التالية زرع الالكترونيات شبكة في الأنسجة والأعضاء الأخرى من الدماغ، على سبيل المثال، في العين لتسجيل خلايا الشبكية العقدة واحدة، في الحبل الشوكي، في العضلات لدراسة انتشار إشارة في مفترق عصبي عضلي ، وهلم جرا، وقال الدكتور ليبر.
"نحن أيضا بدأت دراسات استغلال الاستقرار غير المسبوق وغياب الاستجابة المناعية المزمن للالكترونيات شبكة في نماذج مرض الزهايمر وباركنسون، وتعمل على زرع الالكترونيات شبكة في الرئيسيات غير البشرية الموضوعات والمرضى البشر."
يقول ليبر أن معظم مجالات أبحاث علم الأعصاب يمكن أن تستفيد من الاستقرار التكنولوجي على المدى الطويل والقدرة على تسجيل الإشارات على مستوى الخلايا العصبية واحدة.
"بالإضافة إلى ذلك، فإن أي تطبيق السريري / الطبي الذي ينطوي على التسجيلات الكهربائية و / أو التحفيز الاستفادة من دراساتنا"، وقال الدكتور ليبر.
يقول الدكتور ليبر أيضا أن "الالكترونيات شبكة يجب أن توفر فرصا فريدة للالخلايا الدماغ واجهات للمرضى رباعي الحبل، تحفيز الدماغ العميق لعلاج مرض باركنسون، والأطراف الصناعية العصبية بشكل عام."
ليست هناك تعليقات