Mi lenne, ha a következő eszköz, amellyel üzeneteket küldhet a barátainak, nem a csuklójára szorított óra vagy a zsebébe töltött telefon, hanem az agyába ágyazott elektronikus eszköz? Most egy új típusú rugalmas áramkör egy lépéssel közelebb hozott minket ehhez a tudományos fantasztikus jövőhez. Injekcióval beültetett, csupán néhány milliméter hosszú vezetékrács elindulhat az élő idegsejtekkel és hallgatással a fecsegésükön, így lehetőséget biztosítva az elektronika számára az agyi tevékenységhez való kapcsolódásra.
kapcsolodo tartalom
- Sokkhullámok veszélyes buborékokat hozhatnak létre az agyban
- Készítsen új emlékeket, de tartsa meg a régi, egy kis elektróda segítségével
- Ez a zseniális stroke lehetővé teheti, hogy az agyaddal írj
"Megpróbáljuk elhomályosítani az elektronikus áramkörök és az idegi áramkörök közötti különbséget" - mondja Charles Lieber, a Harvard Egyetem nanotechnológusa, valamint a készüléket ezen a héten a természet nanotechnológiában leíró tanulmány társszerzője .
A technika eddig csak élő egerek fejeiben volt tesztelve. Lieber azonban reméli, hogy végül az emberek felé vezet. Támogatói közé tartozik a Fidelity Biosciences, egy olyan kockázatitőke-vállalkozás, amely az új neurodegeneratív rendellenességek, például a Parkinson-kór kezelésének új módszereiről érdekli. A katonaság szintén érdeklődést mutatott, és támogatást nyújtott az amerikai légierő Cyborgcell programján keresztül, amely a kisméretű elektronikára összpontosít a cellák „teljesítményének fokozására”.
A neurális elektronika néhány ember számára már valóság. Súlyos remegés vagy ellenőrizhetetlen izomgörcsös szenvedők megkönnyebbülést találnak elektromos sokkok révén, amelyeket az agyba mélyen menetes hosszú vezetékek szállítanak. És a négyágúk megtanultak a protézisek végtagjainak ellenőrzésére az agyba ágyazott chipek vagy az agy felületére fektetett elektródák segítségével.
Ezek a technológiák azonban csak súlyos esetekben alkalmazhatók, mert invazív eljárásokat igényelnek. "A korábbi eszközök nagy bevágásokra és műtétekre támaszkodtak" - mondta Dae-Hyeong Kim, a dél-koreai Szöuli Nemzeti Egyetem nanotechnológusa.
Az új megközelítés különbözik az áramkör kivételes rugalmasságától. Fém és műanyag szálakból összefonva, mint például a halászháló. Az áramkör „százezerszer rugalmasabb, mint a többi beültethető elektronika” - mondja Lieber. A háló felcsavarható, hogy könnyen áthaladjon a fecskendőtűn. A test belsejében a háló önmagában kibontakozik, és az agyba ágyazódik.
Az injektált egerek boncolása során kiderült, hogy a huzalok hetek során beágyazódtak a neuronok kusza szövetébe. A műanyag és az agy anyagként összefonódó szoros kapcsolatok össze vannak kötve, látszólag csekély negatív hatással. Ez az összeférhetőség talán azért van, mert a hálót háromdimenziós állványok alapján modellezték, amelyeket az orvosbiológiai mérnökök használtak a testön kívüli szövetek termesztésére.
A 3D-s mikroszkópos kép az agynak az oldalsó kamrának nevezett régiójába injektált hálót mutatja. (Lieber kutatócsoport, Harvard Egyetem) Az idegsejtek aktivitását az áramkörbe huzalozott mikroszkopikus érzékelőkkel lehet megfigyelni. A feszültségdetektorok felvették az egyes agysejtek égetésekor keletkező áramot. Ezeket az elektromos jeleket a fejből kifolyó huzal mentén továbbították a számítógéphez.
"Ez némi behatolást eredményezhet a fogyasztók agyi felületén" - mondja Jacob Robinson, aki a Rice Egyetemen fejlett technológiákat fejlesztett ki. "A számítógépnek az agyba történő csatlakoztatása sokkal kellemesebbé válik, ha csupán annyit kell tennie, mint amit be kell tennie."
Az agysejtek kommunikációja iránt érdeklődő idegtudósok számára ez az érzékeny eszköz hozzáférést biztosít az idegrendszer azon részeinek, amelyeket a hagyományos technológiákkal nehéz megtanulni. Például három hónappal ezelőtt Lieber kollégája néhány hálóját az egerek szemébe fecskendezte, idegsejtek közelében, amelyek vizuális információkat gyűjtöttek a retinából. Ezeknek a sejteknek a megpróbálásához általában szükség van egy szemdarab kivágására. Az injektált hálók által gyűjtött jelek eddig erősek voltak, és az egerek egészségesek.
Mindazonáltal, hogy az emberek számára hasznos legyen, Lieber csapatának be kell bizonyítania, hogy a hálók még nagyobb élettartamúak. A korábbi idegi elektronika stabilitási problémákat szenvedett; hajlamosak elveszíteni a jelet az idő múlásával, amikor a merev behatolók közelében lévő sejtek elhalnak vagy elvándorolnak. De a csapat optimista abban, hogy Lieber hálója agybarátabb lesz, mivel az eddig találkozó sejtek úgy tűnik, hogy hozzábújnak, és réseikké növekednek.
Az agyi tevékenységek meghallgatása csak a kezdet lehet - mint a mindennapi áramköröknél, különféle összetevőket lehet hozzáadni a különböző feladatokhoz. Egy másik kísérletben Lieber csapata nyomásérzékelőkkel felszerelt áramköröket injektált egy puha polimer belsejében lévő lyukakba. Amikor a polimert összepréselték, az érzékelők megmérték a nyomás változását az üregekben. Ez hasznos lehet a koponyán belüli nyomásváltozások, például a traumás fejsérülés után bekövetkező változások vizsgálatához.
A vonal mentén a hálót visszacsatoló eszközökkel lehet kiképezni, amelyek elektromos stimulációt szállítanak vagy gyógyszercsomagokat szabadítanak fel orvosi kezelésre. Tegyen be néhány mikroszkopikus RFID antennát, és az áramkör vezeték nélküli lehet. És a sci-fi rajongóknak ki kellene törekedniük a memóriatároló eszközök telepítésének gondolatára - hasonlóan a számítógépek belső RAM-jához -, hogy javítsák saját memóriájukat.
"Sétálnunk kell, mielőtt futni tudunk, de úgy gondoljuk, hogy valóban forradalmasíthatjuk az agynal való kapcsolatfelvételi képességünket" - mondja Lieber.
