Priehľadný implantát poskytne pohľad na hlbšiu mozgovú aktivitu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 16. 1. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Výskumníci vytvorili tenký transparentný nervový implantát, ktorý dokáže monitorovať nielen aktivitu na povrchu mozgu, ale tiež zohľadňovať funkcie na hlbšej úrovni. Tím dúfa, že to povedie k presnému, ale menej invazívnemu rozhraniu mozog-počítač.
Zatiaľ čo implantáty, ktoré umožňujú počítačom čítať aktivitu prebiehajúcu v mozgu, sa vyvíjajú stabilným tempom, v tejto oblasti existuje základný rébus. Implantáty, ktoré čítajú aktivitu hlboko vo vnútri našej šedej hmoty, pozostávajú zo sond, ktoré môžu spôsobiť problémy, vrátane zápalu a zjazvenia. Navyše signály, ktoré poskytujú, sa môžu časom zhoršiť. Implantáty, ktoré sú na povrchu mozgu, takéto problémy nemajú, ale nedokážu vedcom zistiť nič viac, než signály, ktoré sa šíria po povrchu mozgu.
Teraz výskumníci z Kalifornskej univerzity v San Diegu urobili pokrok, ktorý tento problém rieši. Vytvorili supertenkú polymérnu fóliu, ktorá pozostáva z dvoch vrstiev priehľadných grafénových drôtov obložených okolo vrstvy kyseliny dusičnej. Po umiestnení priehľadného filmu na mozgy transgénnych myší bol tím schopný čítať povrchové signály z mozgu hlodavcov. Skutočný pokrok však prichádza v tom, že film je priehľadný. To umožnilo výskumníkom súčasne cez neho vysielať lasery a použiť dvojfotónový mikroskop na zobrazenie vápnikových hrotov z neurónov, ktoré boli až 0,25 mm pod povrchom. Vápnik je kľúčovou zložkou spôsobu, akým si neuróny navzájom prenášajú údaje.
Výskumníci potom boli schopní trénovať model strojového učenia, aby sa vytvorilo spojenie medzi povrchovou aktivitou a podpovrchovou aktivitou. V skutočnosti ho naučili pochopiť, čo sa deje hlbšie v mozgu na základe toho, čo senzor zachytáva z povrchových signálov.
„Touto technológiou rozširujeme priestorový dosah neurálnych záznamov,“ povedal Duygu Kuzum, hlavný autor štúdie. „Aj keď náš implantát sídli na povrchu mozgu, jeho dizajn presahuje hranice fyzického snímania v tom, že dokáže odvodiť nervovú aktivitu z hlbších vrstiev.“
Výskumníci tiež poukazujú na to, že v súčasnosti, aby mohli vedci pozorovať aktivitu vápnika v mozgu, potrebujú fixovať hlavu subjektu pod mikroskopom v postupoch, ktoré môžu trvať maximálne dve hodiny. Nový implantát toto obmedzenie nemá.
„Keďže elektrické záznamy nemajú tieto obmedzenia, naša technológia umožňuje vykonávať dlhšie trvajúce experimenty, v ktorých sa subjekt môže voľne pohybovať a vykonávať zložité behaviorálne úlohy,“ povedal Mehrdad Ramezani, spoluautor štúdie. „To môže poskytnúť komplexnejšie pochopenie nervovej aktivity v dynamických scenároch v reálnom svete.“
Ďalej výskumníci otestujú svoj implantát na iných zvieracích modeloch s ohľadom na prípadné ľudské pokusy. O svoje zistenia sa podelili aj s ďalšími laboratóriami v USA a Európe s nádejou, že urýchlia vývoj technológie.
„Táto technológia môže byť použitá pre toľko rôznych základných neurovedeckých výskumov a my sme dychtiví prispieť k urýchleniu pokroku v lepšom pochopení ľudského mozgu,“ povedal Kuzum.
Výskum bol nedávno publikovaný v magazíne Nature Technology.
