پلیمرهای انعطاف پذیر نازک، “مکالمات” را در مغز با خطر کمتری آسیب پذیر می کنند

علم هنوز به درک کامل از مغز و تمام کارهای پیچیده آن نیازی ندارد. این برای کمبود تلاش نیست.

در طی چند دهه، مطالعات متعدد تحقیقاتی به دنبال درک “صحبت کردن” و یا اتصال متقابل بین هزاران موجودیت میکروسکوپی مغز، به ویژه نورونها بوده است. هدف آن یک روز به یک مغز کامل “نقشه برداری” یک شاهکار است که می تواند پتانسیل های درمانی زیادی را باز کند.

محققان دانشگاه مهندسی ویتنام در جنوب کالیفرنیا مواد خام و انعطاف پذیر پلیمری را برای استفاده در آرایه های میکروالکترودهای ساخته اند که عمیق تر در مغز و با قرار دادن خاص تر از هر زمان دیگر ضبط شده است.

بیشتر این است که هر آرایه میکرو الکترودهایی از هشت “شمع” تشکیل شده است که هر کدام دارای هشت میکرو الکترودها هستند که می توانند از یک مجموع 64 فرعی مغز به طور همزمان ثبت شوند.

علاوه بر این، مواد پلیمری مبتنی بر پریلن C، کمتر تهاجمی و آسیب رسان به سلول های اطراف و بافت از آرایه های میکروالکترودهای قبلی از سیلیکون یا میکرو ویروس ها هستند. با این حال، پروب های طولانی و نازک می توانند به راحتی بر روی درج بچرخند، و لازم است به صورت یک برس حل کننده از پلی اتیلن گلیکول (PEG) اضافه شود که آرایه را کوتاه می کند و مانع از خم شدن آن می شود.

پروفسور الیس منگ از گروه مهندسی پزشکی Biomedical Engineering و مرکز میکلسون علوم همگن، گفت که عملکرد پلیمر مبتنی بر مواد جدید با توجه به ضریب هوشی و حساسیت نسبت به میکروویوها است. مگ گفت: “اطلاعاتی که می توانیم از آن بیرون بیاییم معادل است، اما آسیب بسیار کمتر است.” “پلیمرها در مغز مؤثرتر هستند و به همین علت، این دستگاهها ضبط ارتباطات عصبی را در مدت زمان طولانی دریافت می کنند.”

همانند هر ایمپلنت پروتز، باید با توجه به پاسخ ایمنی طبیعی بدن به یک عنصر خارجی، باید احتیاط شود. علاوه بر التهاب، ایمپلنت های قبلی میکرو الکترودهای مغناطیسی ساخته شده از سیلیکون یا میکروویرو موجب مرگ عصبی و زخم گلوی می شود که آسیب به بافت همبند در سیستم عصبی است. با این حال، پریلن C سازگار با محیط زیست می باشد و می تواند در فرم بسیار نازک میکرو سازه ای باشد که به طور خاص در مناطق فرعی خاص مغز شکل می گیرد و امکان استخراج با حداقل جابجایی بافت و آسیب سلولی را فراهم می آورد.

تا کنون، این آرایه ها برای ثبت پاسخ های الکتروفیزیولوژیک نورون های فردی در هیپوکامپ، یک زیرمجموعه مغز مسئول تشکیل حافظه مورد استفاده قرار گرفته اند. در صورتی که مجروح شود، هیپوکامپ ممکن است در معرض خطر قرار گیرد و موجب ناتوانی بیمار در ایجاد خاطرات جدید می شود. مگ گفت که مواد مبتنی بر پلیمر می توانند به محل خاصی در هیپوکامپ متصل شوند و گفت گو کردن بین نورون ها را گوش کنند و از آنجا که بسیاری از این “نظارت کنندگان” (میکروالکترودها) وجود دارد، اطلاعات بیشتری در مورد ارتباطات عصبی را می توان محاسبه کرد .

مگ گفت: “من می توانم جایی که می خواهم الکترود را انتخاب کنم، بنابراین می توانیم به آناتومی مغز برسیم. در طول یک حلقه، من می توانم گروهی از الکترود ها را در اینجا قرار دهم و یک گروه از الکترودها وجود داشته باشد، بنابراین اگر ما به یک عمق خاص بچسبانیم، نزدیک به نورون هایی است که می خواهم از آنها ثبت کنم.”

تحقیقات آینده طول عمر ضبط آرایه های مبتنی بر پلیمر و ثبات “سیگنال به نویز” (SNR) طولانی مدت آنها را تعیین می کند. همچنین تیم برنامه ای برای ایجاد دستگاه هایی با تراکم حتی بیشتر از جمله یک آرایه میکرو الکترودهای دو طرفه با 64 الکترود در هر جای به جای هشت  برای مجموع 4000 الکترودها قرار داده شده است.

منبع:

موارد ارائه شده توسط دانشگاه جنوبی کالیفرنیا .