שבב אלחוטי וניתן להשתלה מ-NCSU יכול לעזור להילחם באלצהיימר, פרקינסון
תאריך פרסום:ראלי - חוקרים פיתחו שבב המופעל באופן אלחוטי וניתן להשתיל אותו בניתוח כדי לקרוא אותות עצביים ולעורר את המוח באמצעות אור וגם זרם חשמלי. הטכנולוגיה הוכחה בהצלחה בחולדות והיא מיועדת לשימוש ככלי מחקר.
"המטרה שלנו הייתה ליצור כלי מחקר שיכול לשמש כדי לעזור לנו להבין טוב יותר את ההתנהגות של אזורים שונים במוח, במיוחד בתגובה לצורות שונות של גירוי עצבי", אומר יאויאו ג'יה, מחבר מקביל של מאמר על העבודה. ועוזר פרופסור להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת צפון קרוליינה סטייט. "הכלי הזה יעזור לנו לענות על שאלות בסיסיות שיוכלו לסלול את הדרך להתקדמות בטיפול בהפרעות נוירולוגיות כמו אלצהיימר או מחלת פרקינסון."
לטכנולוגיה החדשה יש שתי תכונות שמבדילות אותה מהמצב הקודם.
ראשית, הוא אלחוטי לחלוטין. חוקרים יכולים להפעיל את השבב בגודל 5×3 מ"מ, בעל סליל מקלט מתח משולב, על ידי הפעלת שדה אלקטרומגנטי. לדוגמה, בבדיקה שעשו החוקרים עם חולדות מעבדה, השדה האלקטרומגנטי הקיף את כלוב של כל חולדה - כך שהמכשיר הופעל במלואו ללא קשר למה שהחולדה עשתה. השבב גם מסוגל לשלוח ולקבל מידע באופן אלחוטי.
התכונה השנייה היא שהשבב הוא טרימודאלי, כלומר הוא יכול לבצע שלוש משימות.
שבבי ממשק עצבי עדכניים מהסוג הזה יכולים לעשות שני דברים: הם יכולים לקרוא אותות עצביים באזורים ממוקדים במוח על ידי זיהוי שינויים חשמליים באזורים אלה; והם יכולים לעורר את המוח על ידי החדרת זרם חשמלי קטן לרקמת המוח.
השבב החדש יכול לעשות את שני הדברים האלה, אבל הוא יכול גם להאיר אור על רקמת המוח - פונקציה הנקראת גירוי אופטי. אבל כדי שגירוי אופטי יעבוד, תחילה עליך לשנות גנטית נוירונים ממוקדים כדי לגרום להם להגיב לאורכי גל ספציפיים של אור.
"כשאתה משתמש בגירוי חשמלי, יש לך מעט שליטה על לאן הולך הזרם החשמלי", אומר ג'יה. "אבל עם גירוי אופטי, אתה יכול להיות הרבה יותר מדויק, כי שינית רק את הנוירונים שאתה רוצה לכוון אליהם כדי להפוך אותם לרגישים לאור. זהו תחום מחקר פעיל במדעי המוח, אך לתחום היו חסרים הכלים האלקטרוניים הדרושים לו כדי להתקדם. שם נכנסת העבודה הזו".
במילים אחרות, על ידי סיוע לחוקרים (תרתי משמע) להאיר אור על רקמות עצביות, השבב החדש יעזור להם (באופן פיגורטיבי) להאיר אור על אופן פעולת המוח.
הנייר, "מערכת-על-שבב של ממשק עצבי מושתל אלחוטי Trimodal", מתפרסם בכתב העת עסקאות IEEE על מעגלים ומערכות ביו-רפואיות. המאמר נכתב במשותף על ידי Ulkuhan Guler ממכון פוליטכני ווסטר; ין-פאנג לאי מג'ורג'יה טק; יאן גונג, ארתור וובר וון לי מאוניברסיטת מישיגן סטייט; ומייסם ג'וונלו מ-Bionic Sciences Inc.
העבודה נעשתה בתמיכת הקרן הלאומית למדע (NSF) במסגרת מענק 2024486. העבודה נתמכה גם על ידי מרכז ASSIST במימון NSF של מדינת NC במסגרת מענק EEC-1160483. המשימה של מרכז ASSIST היא ליצור מכשירים לבישים בעלי הפעלה עצמית המסוגלים לחישה רב-מודאלית לטווח ארוך ללא צורך להחליף או לטעון סוללות.
מקור המאמר המקורי: WRAL TechWire