O echipă de cercetători din Coreea de Sud şi Statele Unite au inventat un dispozitiv care poate regla circuitele neuronale folosind un implant cerebral minuscul controlat de un smartphone.
Cercetătorii, care şi-au publicat studiul în "Nature Biomedical Engineering", consideră că dispozitivul poate ajuta la diagnosticarea şi tratarea unor boli ale creierului precum Parkinson, Alzheimer, dar şi a diferitelor forme de dependenţă, a depresii şi a durerii.
Cercetătorii de la grupul Jeong de la KAIST au dezvoltat componentele electronice şi de soft pentru dispozitivele purtabile şi implantabile, iar neurologii de la laboratorul Bruchas de la Universitatea din Washington au studiat circuitele creierului care controlează stresul, depresia, dependenţa, durerea şi alte tulburări neuropsihiatrice.
Dispozitivul, care foloseşte cartuşe de medicamente înlocuibile şi puternice energii bluetooth cu consum redus de energie, poate viza anumite zone neuronale de interes către care poate transporta medicamente sau pe care le poate lumina pentru perioade îndelungate.
"Dispozitivul neuronal wireless permite neuromodularea optică şi chimică care nu a fost realizată niciodată", a declarat autorul principal al studiului Raza Qazi, cercetător al Institutului avansat de ştiinţe şi tehnologie din Coreea (KAIST) şi al Universităţii Boulder din Colorado, citat de sciencedaily.com.
Această nouă tehnologie depăşeşte în mod semnificativ metodele convenţionale utilizate până acum care implică de obicei tuburi rigide de metal şi fibre optice pentru a furniza medicamente şi lumină. În afară de limitarea mişcării subiectului datorită conexiunilor fizice cu echipamentele voluminoase, structura lor relativ rigidă provoacă leziuni în ţesutul cerebral moale în timp, astfel încât acestea nu sunt potrivite pentru implantarea pe termen lung.
Deşi s-au depus unele eforturi pentru atenuarea parţială a răspunsului negativ al ţesuturilor prin încorporarea sondelor moi şi a platformelor wireless, soluţiile anterioare au fost limitate de incapacitatea lor de a administra medicamente pentru perioade lungi de timp, precum şi de setările lor de control voluminoase şi complexe.
Pentru a realiza furnizarea de medicamente pe termen lung prin wireless, oamenii de ştiinţă au trebuit să rezolve problema epuizării şi evaporării medicamentelor.
În acest scop cercetătorii au inventat un dispozitiv neuronal cu un cartuş de medicamente înlocuibil, care ar putea permite neuroştiinţienilor să studieze aceleaşi circuite ale creierului timp de câteva luni, fără să-şi facă griji că rămân fără medicamente.
Aceste cartuşe medicamentoase „plug-n-play” au fost asamblate într-un implant cerebral ce a fost instalat unor şoareci de laborator cu ajutorul unei sonde moi şi ultratine, de grosimea unui păr uman, care constă din canale microfluidice şi LED-uri minuscule, mai mici decât un bob de sare.
Sonda este controlată din exterior de utilizator printr-o interfaţă elegantă şi simplă de pe un smartphone. Astfel neurologii pot controla cu uşurinţă orice combinaţie specifică sau secvenţiere precisă a livrărilor de lumină şi medicamentela orice animal implantat, fără a fi nevoie să fie fizic în laborator.
Folosind aceste dispozitive neuronale fără fir, cercetătorii ar putea, de asemenea, să efctueze cu uşurinţă studii complet automatizate asupra animalelor, unde comportamentul unui animal ar putea afecta pozitiv sau negativ comportamentul la alte animale prin declanşarea condiţionată a livrării de lumină şi medicamente
"Acest dispozitiv revoluţionar este rodul proiectării electronice avansate şi a ingineriei puternice de micro şi nano-scară. Suntem interesaţi în dezvoltarea în continuare a acestei tehnologii pentru a face un implant cerebral pentru aplicaţii clinice”, a precizat Jae-Woong Jeong, profesor de inginerie electrică la KAIST.
Dispozitivul va permite oamenilor de ştiinţă să analizeze mai bine baza circuitului neural a comportamentului şi modul în care neuromodulatoarele specifice din creier modifică comportamentul în diferite moduri.
De asemenea, dispozitivul va putea fi folosit şi pentru studii farmacologice complexe, care ar putea ajuta la dezvoltarea de noi terapi pentru durere, dependenţă şi tulburări emoţionale, mai afirmă autorii cercetării.
