Tyrėjai sukūrė itin ploną, lankstų ir minimaliai invazinį nervinį zondą, kuris gali ne tik įrašyti nervinį aktyvumą, bet ir naudoti šviesą tam tikroms neuronų grupėms stimuliuoti.
Šis zondas, aprašytas naujame „Nature Communications“ tyrime, yra maždaug penktadalis žmogaus plauko pločio ir gerai-tinka mažoms, judrioms nervų sistemos sritims, pvz., nugaros smegenims arba periferiniams nervams (nervams už smegenų ir nugaros smegenų, perduodančių informaciją tarp smegenų ir likusio kūno), tirti.
Čia jums reikia labai mažo, lankstaus zondo, kurį būtų galima implantuoti tarp slankstelių, kad būtų užmegztas ryšys su neuronais ir kuris gali sulinkti, kai nugaros smegenys juda“, – sakė vyresnysis autorius Axelis Nimmerjahnas, Waitt Advanced Biophotonics centro, esančio Salko biologinių studijų institute Jungtinėse Valstijose, docentas.
Neuroniniai zondai taip pat gali būti implantuojami ilgesniam laikui, nes jie labiau suderinami su biologiniais audiniais ir mažiau linkę sukelti imuninį atsaką.
Donaldas Sirkis, Jacobso inžinerijos mokyklos nanoinžinerijos profesorius ir vienas{0}}vyresnysis tyrimo autorius, sakė: „Lėtinėms neuroninėms sąsajoms reikia slapto zondo -, kurio kūnas net nežino, kad yra, bet vis tiek gali susisiekti su neuronais“. Kalifornijos universitete, San Diege.
Šis zondas skiriasi nuo kitų esamų itin{0}}plonų, lanksčių zondų tuo, kad jį sudaro elektrinis kanalas ir optinis kanalas, leidžiantis įrašyti elektrinį neuronų aktyvumą ir naudoti šviesą tam tikroms neuronų grupėms stimuliuoti.
Šio dvigubo režimo - elektrinis įrašymas ir optinė stimuliacija - esant tokiam nedideliam plotui yra unikalus derinys“, – paaiškino Sirbuly.
Naujasis neuroninis zondas yra protingas inžinerijos žygdarbis.
Elektriniame kanale yra itin plonas polimerinis elektrodas (galintis pravesti elektrą), o optiniame kanale yra itin plonas šviesą praleidžiantis optinis pluoštas. Norint juos įdėti į tą patį neuroninį zondą, reikia labai protingos inžinerijos.
Kanalai turi būti izoliuoti, kad jie netrukdytų vienas kitam, kai jie montuojami į tik 8–14 mikronų skersmens mikrozondą. Tyrėjai taip pat turi užtikrinti, kad zondai būtų lankstūs, patvarūs, biologiškai suderinami ir gali veikti taip pat, kaip ir esami -modernūs-nerviniai zondai.
Pagaminti nerviniai zondai į gyvų pelių smegenis implantuojami iki mėnesio, per kurį beveik nesukelia smegenų audinio uždegimo.
Šie zondai gali užfiksuoti didelio jautrumo neuronų elektrinį aktyvumą ir taip pat gali būti naudojami stimuliuojant pelių žievės neuronus judinti ūsus.
Šiuo metu labai mažai žinome, kaip veikia nugaros smegenys, kaip jos apdoroja informaciją ir kaip sutrinka ar pažeidžiama jo nervinė veikla esant tam tikroms ligos sąlygoms“, – sakė Nimmerjahnas.
Įrašyti iš tokių dinamiškų ir mažyčių struktūrų visada buvo techninis iššūkis. Manome, kad mūsų zondai ir būsimos zondų matricos turi unikalų potencialą padėti mums tirti nugaros smegenis - ne tik suprasti jas iš esmės, bet ir turėti galimybę reguliuoti jų veiklą.
Be to, kadangi galima gauti beveik bet kokio ilgio mikropluoštus, gamybos procesas gali būti naudojamas kuriant neuroninius zondus, kurie gali pasiekti gilesnius smegenų regionus. Tačiau, kadangi zondo standumas mažėja didėjant ilgiui, gali prireikti pakeisti konstrukciją -, pvz., tirpstančią cukraus dangą arba standų polimero sluoksnį -, kad būtų išvengta lenkimo.
