Un nuovo chip wireless e impiantabile della NCSU potrebbe aiutare a combattere l'Alzheimer e il Parkinson
Data di pubblicazione:RALEIGH – I ricercatori hanno sviluppato un chip alimentato in modalità wireless e che può essere impiantato chirurgicamente per leggere i segnali neurali e stimolare il cervello sia con la luce che con la corrente elettrica. La tecnologia è stata dimostrata con successo nei ratti ed è progettata per essere utilizzata come strumento di ricerca.
"Il nostro obiettivo era creare uno strumento di ricerca che possa essere utilizzato per aiutarci a comprendere meglio il comportamento di diverse regioni del cervello, in particolare in risposta a varie forme di stimolazione neurale", afferma Yaoyao Jia, autore corrispondente di un articolo sul lavoro. e assistente professore di ingegneria elettrica e informatica presso la North Carolina State University. "Questo strumento ci aiuterà a rispondere a domande fondamentali che potrebbero poi aprire la strada a progressi nell'affrontare i disturbi neurologici come l'Alzheimer o il morbo di Parkinson".
La nuova tecnologia ha due caratteristiche che la differenziano dallo stato dell’arte precedente.
Innanzitutto, è completamente wireless. I ricercatori possono alimentare il chip da 5×3 mm2, che ha una bobina di ricezione di potenza integrata, applicando un campo elettromagnetico. Ad esempio, nei test condotti dai ricercatori sui ratti da laboratorio, il campo elettromagnetico circondava la gabbia di ciascun ratto, quindi il dispositivo era completamente alimentato indipendentemente da ciò che il ratto stava facendo. Il chip è anche in grado di inviare e ricevere informazioni in modalità wireless.
La seconda caratteristica è che il chip è trimodale, ovvero può svolgere tre compiti.
Gli attuali chip di interfaccia neurale all'avanguardia di questo tipo possono fare due cose: possono leggere i segnali neurali in regioni mirate del cervello rilevando cambiamenti elettrici in quelle regioni; e possono stimolare il cervello introducendo una piccola corrente elettrica nel tessuto cerebrale.
Il nuovo chip può fare entrambe le cose, ma può anche illuminare il tessuto cerebrale, una funzione chiamata stimolazione ottica. Ma affinché la stimolazione ottica funzioni, è necessario prima modificare geneticamente i neuroni bersaglio per farli rispondere a specifiche lunghezze d’onda della luce.
"Quando usi la stimolazione elettrica, hai poco controllo su dove va la corrente elettrica", dice Jia. “Ma con la stimolazione ottica puoi essere molto più preciso, perché hai modificato solo i neuroni che vuoi prendere di mira per renderli sensibili alla luce. Si tratta di un campo di ricerca attivo nel campo delle neuroscienze, ma al campo mancano gli strumenti elettronici necessari per andare avanti. È qui che entra in gioco questo lavoro.
In altre parole, aiutando i ricercatori (letteralmente) a far luce sul tessuto neurale, il nuovo chip li aiuterà (in senso figurato) a far luce su come funziona il cervello.
La carta, "Un sistema su chip di interfaccia neurale impiantabile wireless trimodale”, viene pubblicato sulla rivista Transazioni IEEE su circuiti e sistemi biomedici. L'articolo è stato scritto in collaborazione con Ulkuhan Guler del Worcester Polytechnic Institute; Yen-Pang Lai della Georgia Tech; Yan Gong, Arthur Weber e Wen Li della Michigan State University; e Maysam Ghovanloo di Bionic Sciences Inc.
Il lavoro è stato svolto con il sostegno della National Science Foundation (NSF) con la sovvenzione 2024486. Il lavoro è stato sostenuto anche dal Centro ASSIST finanziato dalla NSF dello Stato NC con la sovvenzione EEC-1160483. La missione del Centro ASSIST è creare dispositivi indossabili autoalimentati in grado di rilevare multimodali a lungo termine senza dover sostituire o caricare le batterie.
Fonte articolo originale: WRAL TechWire