Uusi langaton, implantoitava siru NCSU:lta voisi auttaa torjumaan Alzheimerin ja Parkinsonin tautia
Julkaisupäivä:RALEIGH – Tutkijat ovat kehittäneet sirun, joka toimii langattomasti ja joka voidaan istuttaa kirurgisesti lukemaan hermosignaaleja ja stimuloimaan aivoja sekä valolla että sähkövirralla. Tekniikka on todistettu menestyksekkäästi rotilla ja se on suunniteltu käytettäväksi tutkimustyökaluna.
"Tavoitteenamme oli luoda tutkimustyökalu, jota voidaan käyttää auttamaan meitä ymmärtämään paremmin aivojen eri alueiden käyttäytymistä, erityisesti vasteena erilaisiin hermostimulaatioihin", sanoo Yaoyao Jia, vastaava kirjoittaja työstä. ja sähkö- ja tietokonetekniikan apulaisprofessori North Carolina State Universityssä. "Tämä työkalu auttaa meitä vastaamaan peruskysymyksiin, jotka voivat sitten avata tietä neurologisten häiriöiden, kuten Alzheimerin tai Parkinsonin taudin, käsittelyssä."
Uudessa tekniikassa on kaksi ominaisuutta, jotka erottavat sen aiemmasta tekniikan tasosta.
Ensinnäkin se on täysin langaton. Tutkijat voivat tehostaa 5×3 mm2:n sirua, jossa on integroitu tehovastaanotinkäämi, käyttämällä sähkömagneettista kenttää. Esimerkiksi tutkijoiden laboratoriorotilla tekemässä testissä sähkömagneettinen kenttä ympäröi jokaisen rotan häkkiä – joten laite oli täynnä virtaa riippumatta siitä, mitä rotta teki. Siru pystyy myös lähettämään ja vastaanottamaan tietoa langattomasti.
Toinen ominaisuus on, että siru on trimodaalinen, mikä tarkoittaa, että se voi suorittaa kolme tehtävää.
Tämän tyyppiset nykyiset huipputekniikan hermoliityntäpiirit voivat tehdä kaksi asiaa: ne voivat lukea hermosignaaleja kohdennetuilla aivojen alueilla havaitsemalla sähköisiä muutoksia näillä alueilla; ja ne voivat stimuloida aivoja tuomalla pienen sähkövirran aivokudokseen.
Uusi siru voi tehdä molemmat nämä asiat, mutta se voi myös loistaa valoa aivokudokseen - toimintoa kutsutaan optiseksi stimulaatioksi. Mutta jotta optinen stimulaatio toimisi, sinun on ensin muunnettava kohdennettuja hermosoluja geneettisesti, jotta ne reagoivat tiettyihin valon aallonpituuksiin.
"Kun käytät sähköstimulaatiota, sinulla on vain vähän hallintaa siihen, mihin sähkövirta menee", Jia sanoo. "Mutta optisella stimulaatiolla voit olla paljon tarkempi, koska olet muokannut vain niitä hermosoluja, joihin haluat kohdistaa, tehdäksesi niistä herkkiä valolle. Tämä on aktiivinen neurotieteen tutkimusala, mutta alalta on puuttunut eteenpäin viemiseen tarvittavat sähköiset työkalut. Siellä tämä työ tulee esiin."
Toisin sanoen auttamalla tutkijoita (kirjaimellisesti) valaisemaan hermokudosta, uusi siru auttaa heitä (kuvaannollisesti) valaisemaan aivojen toimintaa.
Paperi, "Trimodaalinen langaton implantoitava hermoliitäntäjärjestelmä sirulla”, julkaistaan lehdessä IEEE Transactions on biomedical Circuits and Systems. Paperin oli mukana kirjoittamassa Ulkuhan Guler Worcester Polytechnic Institutesta; Yen-Pang Lai, Georgia Tech; Yan Gong, Arthur Weber ja Wen Li Michigan State Universitystä; ja Maysam Ghovanloo, Bionic Sciences Inc.
Työ tehtiin National Science Foundationin (NSF) tuella apurahalla 2024486. Työtä tuki myös NC Staten NSF:n rahoittama ASSIST Center apurahalla EEC-1160483. ASSIST-keskuksen tehtävänä on luoda omatehoisia puettavia laitteita, jotka pystyvät pitkäaikaiseen multimodaaliseen tunnistustilaan ilman, että akkuja tarvitsee vaihtaa tai ladata.
Alkuperäinen artikkelin lähde: WRAL TechWire