Derin beyin probu, bir farenin beynini cerrahi implantlar olmadan okuyabilir

Sıçanlara, cerrahi bir implant ihtiyacını atlayarak beyinlerinin derinliklerindeki aktiviteyi kaydeden küçük, ultra esnek bir sonda enjekte edildi. Teknoloji, bir gün insanlarda beyin durumlarını izlemenin ve tedavi etmenin etkili, minimal invaziv bir yolunu sunabilir.

Beyin-makine arayüzleri (BMI’ler), elektrik sinyallerini kaydetmek ve bir bilgisayara göndermek için beyne yerleştirilen cihazlardır. Elektrotların anormal olanları düzenlemek için elektriksel impulslar ürettiği derin beyin stimülasyonu için de kullanılabilirler. Harvard Üniversitesi’nde fahri profesör olan Charles Lieber, BMI’lerin nörobilim araştırmalarında ve Parkinson hastalığı gibi nörolojik durumların tedavisinde merkezi olduğunu söylüyor.

Bazı BMI’ler kafa derisine yerleştirilmiş sensörler kullanır, ancak kafatası beynin elektrik sinyallerini azalttığı için kayıt çözünürlükleri zayıf olma eğilimindedir. Beynin derinliklerindeki aktiviteyi daha doğru bir şekilde ölçmek için, açık kafatası ameliyatı yoluyla elektrotlar implante edilebilir.

Şimdi, Lieber ve meslektaşları, son derece invaziv bir prosedür ile düşük çözünürlük arasındaki ödünleşimin üstesinden gelebilecek bir BMI geliştirdiler.

Beyindeki kan damarları, nöronlarından birkaç mikrometre uzağa oturur ve bu da onları beyin aktivitesini izlemek için yararlı bir yer haline getirir. Sargılı, mikroskobik kan damarlarında hareket ettirilebilen bir cihaz oluşturmak için ekip, esnek bir polimer kullanarak gömülü 7 santimetre uzunluğunda ağ benzeri bir sonda kullandı. 16 elektrot.

Ekip, bir grup farenin boynunda küçük bir kesi yaptıktan sonra, 10 mikrometre genişliğinde bir kateter kullanarak probu hayvanların beyinlerinin tabanına yönlendirdi. Bir kan damarına yerleştirildikten sonra, prob genişledi ve damarın duvarlarına yapışarak elektrotlarının yakındaki nöronlardan gelen sinyalleri almasına izin verdi.

Araştırmacılar, kateterin genişliğini değiştirerek probu bir dizi farklı kan damarına yerleştirebildiler ve farelerde gözle görülür bir yan etki görülmedi.

Lieber, probun yalnızca küçük ve bir prototip olması nedeniyle, bazı cerrahi implantlardaki yaklaşık 1000 ile karşılaştırıldığında nispeten az sayıda elektrot içerdiğini söylüyor. Doğruluğunu artırmak için elektrot sayısı artırılabilir, ancak cihaz muhtemelen beyin aktivitesini ve koşullarını izlerken tek başına kullanılmayacaktır.

Ekip şimdi bu teknolojiyi, sonunda epilepsi ve Parkinson hastalığı gibi durumlar için kullanılabileceği insanlarda denemeyi umuyor. Ancak Lieber, sondanın insanlar üzerindeki güvenliğini ve etkinliğini kanıtlamanın zaman alacağını söylüyor.

Bu çalışma, kan damarlarının küçük, karmaşık düzenlemelerine sahip beyin bölgelerine erişim sağlayan kan damarlarına minimal düzeyde invaziv implantlar yerleştirmek için bir atlama noktası görevi görebilir. Salman Kasım New York’taki Mount Sinai’deki Icahn Tıp Okulu’nda.