توسعه یک کاوشگر عصبی نازک‌تر از موی انسان

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، مقاله مربوط به این کاوشگر عصبی جدید با جزئیات در روز ۷ ژوئن (۱۷ خرداد) در مجله "Nature Communications" منتشر شده است. این کاوشگر بسیار نازک است و تقریباً یک پنجم عرض یک تار موی انسان قطر دارد و مشابه موی انسان انعطاف پذیر است. این تیم می‌گویند که این نوع کاوشگر عصبی برای مطالعه نواحی کوچک و پویا از سیستم عصبی مانند اعصاب محیطی یا نخاع، گزینه ایده آلی است.

اکسل نیمرجان (Axel Nimmerjahn)، استادیار مؤسسه سالک و نویسنده ارشد این مقاله می‌گوید: اینجاست که شما به یک کاوشگر بسیار کوچک و انعطاف‌پذیر نیاز دارید که بتواند بین مهره‌ها قرار گیرد تا با نورون‌ها ارتباط برقرار کند و با حرکت نخاع خم شود.

این ویژگی‌ها همچنین باعث سازگاری بیشتر آن با بافت بیولوژیکی بدن می‌شود که به دنبال آن این کاوشگر کمتر در معرض پاسخ سیستم ایمنی بدن قرار می‌گیرد و از این رو برای استفاده طولانی مدت، مناسب خواهد بود.

دونالد سیربولی (Donald Sirbuly)، نویسنده ارشد این مطالعه، پروفسور مهندسی نانو در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو جاکوبز، می‌گوید: شما به یک کاوشگر نیاز دارید که مخفیانه عمل کند، طوری که بدن حتی از وجود آن بی‌خبر باشد، اما همچنان بتواند با اعصاب ارتباط برقرار کند.

در حالی که کاوشگر‌های بسیار نازک و انعطاف پذیر دیگری نیز وجود دارد، چیزی که این کاوشگر کوچک را متمایز می‌کند، عملکرد دوگانه آن است که هم می‌تواند فعالیت الکتریکی نورون‌ها را ثبت کند و هم مجموعه خاصی از نورون‌ها را با استفاده از نور تحریک کند.

این کاوشگر عصبی از یک کانال الکتریکی و یک کانال نوری تشکیل شده است. کانال الکتریکی حاوی یک الکترود پلیمری بسیار نازک و کانال نوری حاوی یک فیبر نوری بسیار نازک است. قرار دادن این دو کانال در کنار هم نیاز به مهندسی هوشمندانه داشت. محققان باید چگونگی عایق‌بندی کانال‌ها را می‌فهمیدند تا از تداخل آن‌ها با یکدیگر جلوگیری کنند و هر دوی آن‌ها را در یک کاوشگر کوچک با قطر فقط ۸ تا ۱۴ میکرومتر قرار می‌دادند و در عین حال مطمئن می‌شدند که دستگاه از نظر مکانیکی انعطاف‌پذیر، قوی، زیست سازگار و قادر به انجام عملکردی همتراز با پیشرفته‌ترین کاوشگر‌های عصبی است.

این تیم کاوشگر‌ها را برای یک ماه در مغز موش‌های زنده قرار دادند. کاوشگر‌ها پس از مدت زمان طولانی به ندرت التهابی در بافت مغز ایجاد کردند. همانطور که موش‌ها در یک محیط کنترل شده حرکت می‌کردند، کاوشگر‌ها قادر به ثبت فعالیت الکتریکی نورون با دقت بالا بودند. کاوشگر‌ها همچنین برای هدف قرار دادن انواع نورون‌های خاص برای تولید پاسخ‌های فیزیکی مورد استفاده قرار گرفتند. محققان با استفاده از کانال‌های نوری کاوشگر، نورون‌های قشر مغز موش‌ها را تحریک کردند تا سبیل‌هایشان را حرکت دهند.

محققان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو و مؤسسه مطالعات بیولوژیکی سالک (Salk) امیدوار هستند با استفاده از کاوشگر خود، مطالعات آینده را در نخاع انجام دهد.

نیمرجان می‌گوید: در حال حاضر، ما اطلاعات نسبتاً کمی در مورد نحوه عملکرد طناب نخاعی، نحوه پردازش اطلاعات و چگونگی ایجاد اختلال در فعالیت عصبی آن در شرایط خاص بیماری داریم. ضبط فعالیت‌های این ساختار پویا و کوچک یک چالش فنی بوده است و ما فکر می‌کنیم که کاوشگر‌های ما و کاوشگر‌های آینده پتانسیل منحصربه‌فردی دارند که به ما در مطالعه نخاع کمک می‌کنند.