رصد مغز از طریق یک دانه نمک!

نورنیوز-گروه اجتماعی: به گزارش  اینترستینگ انجینرینگ، محققان دانشگاه کرنل یک ایمپلنت عصبی ساخته اند که به اندازه‌ای کوچک است که روی یک دانه نمک قرار می‌گیرد و در عین حال به اندازه‌ای قدرتمند است که بتواند فعالیت مغزی را به طور بی سیم در یک حیوان زنده به مدت بیشتر از یک سال ثبت کند.

این دستگاه که یک «الکترود نوری–الکترونیکی بی‌سیم در اندازهٔ میکروسکوپی» (MOTE) نامیده می‌شود گامی مهم به سمت رصد عصبی بلند مدت و کم تهاجمی و همچنین حسگرهای زیستی یکپارچه به حساب می‌آید. آلیوشا مولنار در کنار ایلدا و چارلز از دانشگاه کرنل و سان وو لی استادیار دانشگاه فناوری نانیانگ که توسعه فناوری را هنگام فعالیت در آزمایشگاه مولنار آغاز کرده بود، این پروژه را رهبری کردند.

ایمپلنت مذکور ۳۰۰ میکرون طول و ۷۰ میکرون عرض دارد که با اشعه‌های بی خطر مادون سرخ که از بافت مغز می‌گذرند، فعال می‌شود. MOTE داده‌ها را از طریق پالس های کوچک نور مادون سرخ که سیگنال‌های الکتریکی مغز را رمزگذاری می‌کند، منتقل می‌کند.

یک دیود از جنس ترکیب نیمه رسانا آلومینیوم گالیم آرسنید انرژی نور را برای فعال کردن مدار و انتشار آن برای ارسال داده، جذب می‌کند. همچنین ایمپلنت مذکور دارای یک تقویت کننده با نویز پایین و رمزگذاری نوری است که هر دو با همان فناوری نیمه رسانایی ساخته شده اند که در ریز تراشه‌های رایج امروزی به کار می‌رود. مولنار در این باره می‌گوید: تا جاییکه ما می‌دانیم این کوچک‌ترین ایمپلنت عصبی است که فعالیت الکتریکی مغز را اندازه می‌گیرد و سپس آن را به طور بی سیم گزارش می‌کند. با استفاده از ماژولاسیون موقعیت پالس برای کد می‌توان انرژی بسیار اندکی را برای برقراری ارتباط به کار برد و همچنان به طور موفقیت آمیز داده‌ها را به طور اپتیکی دریافت کرد. همین شیوه در ارتباطات نوری ماهواره‌ای نیز به کار می‌رود.

پژوهشگران نخست MOTE را به طور سلولی کشت دادند و سپس در قشر بشکه‌ای (barrel cortex) مغز، بخشی که اطلاعات حسی منتقل‌شده از سبیل‌ها را پردازش می‌کند، آزمایش کردند. این ایمپلنت طی یک سال به طور مداوم پالس‌های نورونی و فعالیت‌های سیناپسی گسترده‌تر را در حالی ثبت کرد که موش‌ها سالم و فعال باقی ماندند.

به گفته مولنار محققان می‌خواستند سیستمی طراحی کردند که از تحریک بافت مغز اجتناب ورزد. این فناوری به محققان اجازه می‌دهد داده‌های فعالیت مغزی را طی اسکن‌های ام آر آی جمع آوری کنند، حال آنکه این فعالیت را نمی‌توان با ایمپلنت‌های فعلی انجام داد.

علاوه بر آن فناوری مذکور را می‌توان برای استفاده در ستون فقرات نیز همسان یا آن را در صفحات مصنوعی جمجمه برای رصد مداوم یکپارچه کرد.