ابداع ایمپلنت مغزی با قابلیت کنترل از راه دور

_ ایسنا به نقل از ساینس‌دیلی نوشت: گروهی از پژوهشگران "موسسه علم و فناوری پیشرفته کره جنوبی" (KAIST)، یک ایمپلنت مغزی کوچک ابداع کرده‌اند که می‌توان آن را به صورت بی‌سیم از بیرون بدن شارژ کرد تا بدون نیاز به تعویض باتری، برای مدت طولانی به کنترل مدار‌های مغزی بپردازد. این ابزار، از پلیمر‌های فوق‌العاده نرم و سازگار با محیط زیست ساخته شده است که به سازگاری بلندمدت با بافت کمک می‌کنند. این ابزار با استفاده از لامپ‌های LED در ابعاد میکرومتر که روی کاوشگر‌های فوق‌العاده نازک به ضخامت موی انسان نصب شده‌اند، می‌تواند به صورت بی‌سیم و با استفاده از نور، نورون‌های مورد نظر را در عمق مغز دستکاری کند.

 

این پژوهش که به سرپرستی پروفسور "جائه وونگ جئونگ" (Jae-Woong Jeong)، پژوهشگر موسسه علم و فناوری پیشرفته کره جنوبی انجام شده است، گامی برای پیشرفت یک ایمپلنت بی‌سیم به شمار می‌رود که جئونگ در سال ۲۰۱۹ ابداع کرده بود. نسخه پیشین این ایمپلنت می‌توانست چندین دارو را به صورت بی‌سیم و تنها به واسطه تلفن همراه انتقال دهد.

 

پژوهشگران در این نسخه جدید به روزرسانی شده، یک ابزار کاملا الکترونیکی قابل کاشت و نرم ابداع کردند که می‌توان آن را از راه دور و با کمک تلفن همراه هوشمند کنترل کرد.

 

این فناوری شارژ بی‌سیم، محدودیت‌های ایمپلنت‌های مغزی کنونی را برطرف می‌کند. فناوری‌های بی‌سیم قابل کاشت اخیرا به جایگزینی برای ایمپلنت‌های متداول تبدیل شده‌اند، زیرا می‌توانند میزان فشار و التهاب را در حیواناتی که تحت مطالعه مغزی قرار دارند، به حداقل برسانند. در هر حال، چنین ابزار‌هایی به جراحی‌های پی در پی برای تعویض باتری و تنظیمات بی‌سیم نیاز دارند که گزینه‌های آزمایشی و مقیاس‌پذیری آزمایش‌های حیوانی را محدود می‌کند.

 

جئونگ ادامه داد: این ابزار قوی، نیاز به جراحی‌های دردناک را برای برداشتن باتری‌های تخلیه شده برطرف می‌کند. ما باور داریم که می‌توان از همین فناوری اساسی برای انواع گوناگون ایمپلنت از جمله محرک‌های عمیق مغزی و ضربان‌ساز‌های قلب استفاده کرد تا بار ناشی از استفاده بلندمدت از این ابزار برای بیماران کاهش یابد.

 

پژوهشگران برای شارژ بی‌سیم باتری و کنترل آن، مدار کوچکی را ابداع کردند که یک دستگاه بی‌سیم جمع‌آوری انرژی، یک آنتن و یک تراشه کم انرژی بلوتوثی را شامل می‌شود. یک میدان مغناطیسی متناوب می‌تواند به صورت بی‌ضرر، به بافت نفوذ کند و به تولید برق برای شارژ باتری بپردازد. سپس ایمپلنت‌های بلوتوثی مبتنی بر باتری، الگو‌های قابل برنامه‌ریزی نور را به واسطه یک اپلیکیشن تلفن همراه هوشمند که کاربرد ساده‌ای دارد، به سلول‌های مغز می‌رسانند.

 

"چونگ یئون کیم" (Choong Yeon Kim)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: این ابزار را می‌توان در هر مکان و زمان برای دستکاری مدار‌های عصبی به کار گرفت. این ویژگی آن را به ابزاری کاملا انعطاف‌پذیر برای بررسی عملکرد‌های مغز تبدیل می‌کند.

 

دانشمندان حوزه علوم اعصاب، این ایمپلنت‌ها را با موفقیت روی موش‌ها آزمایش کردند و توانایی آن‌ها را در سرکوب کردن رفتار‌های ناشی از کوکائین پس از تزریق کوکائین به موش‌ها نشان دادند. این هدف با تحریک دقیق نورون‌های مورد نظر در مغز موش‌ها به واسطه لامپ‌های LED کنترل‌شده با تلفن همراه محقق شد. به علاوه، در حالی که موش‌ها آزادانه حرکت می‌کنند، می‌توان باتری داخل ایمپلنت را بار‌ها شارژ کرد و این ویژگی، امکان هرگونه وقفه فیزیکی در آزمایش‌ها را به حداقل می‌رساند.

 

پژوهشگران باور دارند که این فناوری ایمپلنت مغزی ممکن است به ایجاد فرصت‌های جدیدی برای پژوهش در مورد مغز و مداخلات درمانی برای درمان بیماری‌های مربوط به مغز و سایر اندام‌ها بیانجامد.

 

این پژوهش، در مجله "Nature Communications" به چاپ رسید.