کاوشگرهای سه بعدی که مسافران آینده مغز انسان هستند
به گزارش لینک وبسایت، محققان آلمانی، تعدادی کاوشگر سه بعدی منعطف و تاشو ابداع نموده اند که در بافت مغز قرار می گیرند تا از عملکرد عمیق نورون ها نقشه برداری کنند.
به گزارش لینک وبسایت به نقل از ایسنا، گروهی از محققان با بهره گیری از یک هنر ژاپنی برش کاغذ به نام «کریگامی»، کاوشگرهای عصبی ساخته اند و تلاش می کنند با به کار بردن چندین الکترود که هر سه بعد را در یک دستگاه پوشش می دهند، آنها را با پیچیدگی مغز سازگار کنند.
به نقل از ادونسد ساینس نیوز، تمایل به درک پیچیدگی مغز انسان، علوم اعصاب را به یکی از سریع ترین حوزه های روبه رشد علم مبدل کرده است. شاید جای تعجب نباشد که نقشه برداری از ساختار پیچیده مغز ما و عملکرد عصبی نواحی مختلف آن و شناسایی مشکلات مربوط به این عملکرد، کاری پیچیده و چالش برانگیز است.
این کار با بهره گیری از رابط های عصبی-الکترونیکی شامل آرایه های میکروالکترود به انجام می رسد. آرایه های میکروالکترود را می توان در مطالعه نورون های برون تنی و درون تنی به کار گرفت. بنابراین، این ایمپلنت ها می توانند هم به عنوان یک پل بین سیستم عصبی و سیستم های الکترونیکی بیرونی عمل کنند و هم به ثبت و تحریک فعالیت عصبی بپردازند. آرایه های میکروالکترود سه بعدی را می توان به عنوان رابط های مغز-ماشین نیز مورد استفاده قرار داد که نه فقط سیگنال های مغزی را می خوانند، بلکه سیگنال ها را به عقب می فرستند تا به درک بهتر نحوه عملکرد مغز، مطالعه اختلالات عصبی یا حتی توسعه درمان های مبتنی بر تحریک الکتریکی کمک کنند.
«ویویانا رینکون مونتس»(Viviana Rincón Montes)، پژوهشگر «مرکز پژوهشی یولیش»(Jülich Research Center) اظهار داشت: دستگاه ما به سبب طراحی سه بعدی خود، خاصیت های دو فناوری را در یک دستگاه ترکیب می کند. این دستگاه می تواند سیگنال های مغزی را هم از سطح و هم از لایه های عمیق تر بافت مغز ثبت کند.
«ماری یونگ»(Marie Jung) از محققان این پروژه اظهار داشت: آرایه هایی که الکترودها را در خود جای داده اند، بسیار کوچک هستند و ضخامت آنها تنها به ۵۰ میکرومتر می رسد. برای درک بهتر توجه داشته باشید که ضخامت یک تار موی انسان به طور متوسط حدود ۷۵ میکرومتر است.
یونگ اظهار داشت: طراحی قالب ما به ما امکان می دهد که کاوشگر منعطف را بصورت دستی زیر میکروسکوپ تا نماییم و شکل دهیم. این کار مانند تنظیم یک قفل است که قطعات آن کاملا در کنار یکدیگر قرار می گیرند. هر بار که یک کاوشگر را تا می کنم، از سادگی و سرعت این تکنیک شگفت زده می شوم.
یونگ اشاره کرد که برخلاف برخی دیگر از روش های دیگر، روش آنها از فرآیندهای تولید خطرناک یا خشن استفاده نمی نماید. در عوض، محققان از یک پروسه تشکیل مکانیکی استفاده کردند که یک طرح دوبعدی مسطح را بین دو قالب منطبق قرار می داد و سپس فشار و گرما اعمال می کرد. این کار یک ورق منعطف نازک تر از کاغذ را به یک ساختار کاملا سه بعدی در مقیاس میکرومتر تبدیل کرد. یونگ اضافه کرد: این پروسه به همه آرایه های مجهز به الکترود امکان می دهد تا هم زمان در حالت عمودی تا شوند. این خاصیت به ما امکان می دهد تا حداکثر ۱۲۸ آرایه را بطور هم زمان، سریع و قابل اعتماد تا نماییم.
محققان آرایه های میکروالکترود سه بعدی خودرا در چندین مرحله آزمایش کردند. آنها ابتدا آرایه ها را روی مدلهای آزمایشگاهی و سپس در آزمایش های درون تنی مورد بررسی قرار دادند. مونتس اظهار داشت: ما ابتدا آرایه های میکروالکترود سه بعدی را در وضعیت آزمایشگاهی کنترل شده بررسی کردیم. این کار شامل آزمایش خواص مکانیکی مواد، ارزیابی قابلیت اطمینان پروسه تا شدن با بهره گیری از بررسی نوری و تأیید عملکرد دستگاهها بوسیله آزمایش های الکتروشیمیایی بود. همچنین، ما بررسی کردیم که آیا می توان دستگاهها را در مواد شبیه به مغز قرار داد تا مناسب بودن آنها جهت استفاده در بافت عصبی ارزیابی شود. علاوه بر این، ما آزمایش هایی را تحت پیری تسریع شده انجام دادیم تا ببینیم دستگاهها چه مدت می توانند در وضعیت بدن زنده بمانند.
مونتس اضافه کرد: در مرحله بعد، ما به سراغ نمونه های بیولوژیکی واقعی همچون برش های مغز انسان رفتیم که از بافت قشر مغز اهدایی بیماران دچار صرع تحت عمل جراحی و قشر مغز جوندگان زنده به دست آمده بودند. در این آزمایش ها، انواع گوناگونی از تحریک را برای ثبت انواع سیگنال های عصبی اعمال کردیم. برای برش های مغز انسان، ترکیب شیمیایی مایع اطراف را تغییر دادیم تا فعالیت شبیه به صرع را تحریک نماییم. در جوندگان، ما هم محرک های لمسی و هم محرک های بصری را اعمال کردیم. این آزمایش ها به ما امکان دادند تا قشر بزرگی از سیگنال های مغزی را ثبت نماییم و ببینیم که چگونه واکنش ها در لایه های مختلف مغز تغییر می یابند.
محققان دریافتند که از نظر تولید، روش آنها بعد از مرحله تا شدن ۹۸ درصد و بعد از مراحل غائی پردازش مانند افزودن پوشش الکترود و بسته بندی ۸۰ درصد موفقیت دارد. بااینکه پروسه تا کردن هم اکنون بصورت دستی با تراز کردن ورق دوبعدی و فشار دادن با دست به انجام می رسد، اما آنها انتظار دارند که این میزان موفقیت با اتوماسیون و استفاده از روش هایی مانند «سیستم های برداشت و گذاشت» یا «میکرومانیپولاتورها»(Micromanipulators) بهبود یابد.
مونتس اشاره کرد که ممکنست هنوز مدتی بطول بیانجامد تا آرایه های میکروالکترود سه بعدی مانند نمونه آزمایشی در مراقبت های بهداشتی دنیای واقعی به کار گرفته شوند.
این پژوهش در «TBA Journal» به چاپ رسید.
منبع: linkwebsite.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب