الیاف بسیار کوچک برای ورود به مغز!

کد خبر: ۵۱۲۱۵۶

برای اولین بار، یک فیبر انعطاف‌پذیر در حد یک تار موی انسان برای تحویل ترکیبی از سیگنال‌های نوری، الکتریکی و شیمیایی با موفقیت داخل مغز وارد شد. افزایش سرعت بهبود به‌دلیل زیست سازگاری آن، رویکرد جدیدی را در ارتباطات مناطق مختلف مغز فراهم ساخته است. این الیاف جدید از طریق همکاری میان دانشمندان مواد، شیمیدانان، زیست‌شناسان و دیگر متخصصان توسعه داده شد. نتایج به دست آمده در مجله «نیچر نوروساینس» و توسط سئونگجان (Seongjun) دانشجوی فارغ‌‌التحصیل دانشگاه «ام‌آی‌تی» گزارش شده است. الیاف به تقلید از نرمی و انعطاف‌پذیری بافت مغز طراحی شده‌اند و آن را برای ورود به مغز نسبت به الیاف فلزی متمایز و امکان جمع‌آوری داده‌ها را بسیار گسترده‌تر ساخته است.

برای مثال، در آزمایش با موش‌ها محققان توانستند بردار ویروسی حامل ژن opsins را که نورون‌ها را به نور حساس می‌کند، از طریق یکی از دو کانال الیاف انجام دهند. بعد از اثرگذاری اپسین، یک پالس نوری از مرکز ارسال و فعالیت‌های عصبی با استفاده از شش الکترود و با دقت ثبت شدند. همه اینها از طریق یک فیبر قابل انعطاف به قطر ۲۰۰ میکرومتر (عرض یک تار موی انسان) انجام شد.

تلاش‌های تحقیقاتی قبلی در علوم اعصاب به‌طور کلی با تکیه بر دستگاه‌های جداگانه از قبیل سوزن جهت تزریق وکتورهای ویروسی برای اپتوژنتیک، فیبرهای نوری برای تحویل نور و الکترودهای ضبط بود. پس از سال‌ها تلاش، این تیم با موفقیت به دستاورد جدیدی دست یافته‌اند. آنیکیوا (Anikeeva) می‌گوید: «این سیستم می‌تواند ویروس حاوی opsins را مستقیما به سلول ارائه و پس از تحریک، پاسخ فعالیت را ثبت کند. این فیبر به اندازه کافی کوچک و زیست سازگار است؛ به‌طوری که آن را می‌توان برای مدت طولانی نگه داشت.»

عنصر کلیدی که این فیبرهای چندمنظوره را متمایز ساخته، رسانا بودن سیم‌ها همراه با انعطاف‌پذیری آن و با قابلیت انتقال سیگنال‌های الکتریکی است. این تیم یک کامپوزیت از پلی‌اتیلن رسانای دوپ‌شده با فلس‌های گرافیت را توسعه دادند. لایه‌های پلی‌اتیلن در ابتدا تشکیل شده، سپس تکه‌های گرافیت به آن اضافه شده، فشرده می‌شود و پس از آن یک جفت دیگر از لایه‌های پلی‌اتیلن اضافه شده و فشرده می‌شود و به همین ترتیب ادامه می‌یابد. یکی از اعضای تیم، بنیامین گرنا، فارغ‌التحصیل علوم مواد و مهندسی از این روش به‌عنوان «شیرینی ناپلئونی» (نام فرانسوی یک شیرینی فرانسوی و به معنای واقعی کلمه، «هزار برگ») نام برد. این روش به آنها اجازه کاهش اندازه الکترود با همان مقدار ماده اولیه را داده است.

یک سوال اساسی این است که پس از تزریق ماده ژنتیکی دقیقا چه مدت طول می‌کشد تا سلول‌های عصبی نسبت به نور حساس شوند. عامل حساس مورد استفاده در تست‌های اولیه بعد از حدود ۱۱ روز به اثرگذاری مطلوب رسید.

تیم تحقیقاتی دانشگاه «ام‌آی‌تی»، از دانشکده مهندسی برق و علوم کامپیوتر، موسسه مک گاورن تحقیقات مغز، دانشکده مهندسی شیمی و دانشکده مهندسی مکانیک و همچنین محققان دانشگاه توکیو در ژاپن و موسسه پلی‌تکنیک ویرجینیا تشکیل شده‌ است. این تحقیق توسط موسسه ملی اختلالات عصبی و سکته مغزی، بنیاد ملی علوم، گروه علم و مهندسی مواد دانشگاه «ام‌آی‌تی»، مرکز مهندسی عصبی حسی و حرکتی و موسسه مک گاورن برای تحقیقات مغز حمایت شده است.

 

منبع:

http://news.mit.edu/2017/multifunctional-tiny-fibers-brain-0221

 

 

More from لیلا بختیاری

الیاف بسیار کوچک برای ورود به مغز!

کد خبر: ۵۱۲۱۵۶ برای اولین بار، یک فیبر انعطاف‌پذیر در حد یک...
مشاهده مطلب

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *