Iššokantis elektrodo įtaisas gali padėti sudaryti 3D smegenų žemėlapius


Santrauka: Naujai sukurtas iššokantis elektrodas gali padėti atlikti 3D smegenų žemėlapių sudarymą, renkant išsamią informaciją apie atskirus neuronus ir jų sąveiką, kartu apribojant smegenų audinio pažeidimo galimybę.

Šaltinis: Penn State

Nervų sąsajos supratimas smegenyse yra labai svarbus norint suprasti senėjimą, mokymąsi, ligos progresavimą ir kt. Tačiau esami gyvūnų smegenų neuronų tyrimo metodai, siekiant geriau suprasti žmogaus smegenis, turi apribojimų – nuo ​​pernelyg invazinių iki nepakankamo informacijos aptikimo.

Naujai sukurtas iššokantis elektrodas galėtų surinkti išsamesnę informaciją apie atskirus neuronus ir jų sąveiką tarpusavyje, tuo pačiu apribojant smegenų audinio pažeidimo galimybę.

Tyrėjai, kuriems kartu vadovavo Huanyu „Larry“ Chengas, Jamesas L. Hendersonas, Inžinerijos koledžo inžinerijos mokslo ir mechanikos docentas jaunesnysis, paskelbė savo rezultatus npj lanksti elektronika.

“Tai iššūkis suprasti ryšį tarp daugybės neuronų ląstelių smegenyse”, – sakė Chengas.

„Anksčiau žmonės sukūrė prietaisą, kuris dedamas tiesiai ant žievės, kad aptiktų informaciją paviršiniame sluoksnyje, kuris yra mažiau invazinis. Tačiau neįkišus prietaiso į smegenis sunku aptikti tarpžievės informaciją.

Reaguodami į šį apribojimą, mokslininkai sukūrė zondo pagrindu pagamintus elektrodus, kurie įterpiami į smegenis. Šio metodo problema yra ta, kad neįmanoma gauti 3D neuronų ir smegenų išdėstymo neatlikus kelių zondų, kuriuos sunku pastatyti ant lankstaus paviršiaus ir kurie pernelyg kenktų smegenų audiniui.

„Siekdami išspręsti šią problemą, naudojame iššokančiųjų langų dizainą“, – sakė Chengas.

„Mes galime pagaminti jutiklių elektrodus, kurių skiriamoji geba ir našumas yra panašūs į esamą gamybą. Tačiau tuo pat metu galime juos įtraukti į 3D geometriją prieš įterpiant į smegenis. Jos panašios į vaikiškas iššokančias knygas: turite plokščią formą, tada pritaikote suspaudimo jėgą. Jis paverčia 2D į 3D. Tai suteikia 3D įrenginį, kurio našumas panašus į 2D.

Tyrėjai teigė, kad be unikalaus dizaino, kuris po įterpimo į smegenis iškyla į tris dimensijas, jų įrenginyje taip pat naudojamas medžiagų derinys, kuris anksčiau nebuvo naudojamas šiuo konkrečiu būdu. Konkrečiai, jie naudojo polietilenglikolį, medžiagą, kuri buvo naudojama anksčiau, kaip biologiškai suderinamą dangą, kad sukurtų standumą, o tai nėra paskirtis, kuriai ji buvo naudojama anksčiau.

Tai elektrodo brėžinys virš smegenų
Naujai sukurtas jutiklio elektrodo įtaisas gali būti įtrauktas į 3D geometriją prieš įvedant į smegenis. Šis dizainas gali padėti surinkti išsamesnę informaciją apie atskirus neuronus ir jų sąveiką tarpusavyje, tuo pačiu apribojant smegenų audinio pažeidimo galimybę. Kreditas: Huanyu “Larry” Cheng

„Kad prietaisas būtų įkištas į smegenis, jis turi būti standus, bet po to, kai prietaisas yra smegenyse, jis turi būti lankstus“, – sakė korespondencijos autorius Ki Jun Yu iš Yonsei universiteto Korėjos Respublikoje.

„Taigi mes naudojome biologiškai skaidžią dangą, kuri suteikia standų išorinį įrenginio sluoksnį. Įrenginiui patekus į smegenis, ta standi danga ištirpsta ir atkuria pradinį lankstumą. Apibendrinant medžiagos struktūrą ir šio prietaiso geometriją, mes galėsime gauti informaciją iš smegenų, kad galėtume ištirti 3D neuronų ryšį.

Kiti tyrimo žingsniai apima dizaino kartojimą, kad jis būtų naudingas ne tik siekiant geriau suprasti smegenis, bet ir atliekant operacijas bei ligų gydymą.

„Be tyrimų su gyvūnais, kai kurie prietaiso naudojimo būdai gali būti operacijos ar ligų gydymas, kai jums gali nereikėti ištraukti įrenginio, bet jūs tikrai norite įsitikinti, kad prietaisas yra biologiškai suderinamas ilgą laiką. “, – sakė Cheng.

„Naudinga sukurti kuo mažesnę, minkštesnę ir poringesnę struktūrą, kad smegenų audinys galėtų prasiskverbti į vidų ir galėtų naudoti prietaisą kaip pastolius augti ant jo, o tai lemtų daug geresnį atsigavimą. Taip pat norėtume naudoti biologiškai skaidžią medžiagą, kurią panaudojus galima ištirpinti.

Apie šias neurotechninių tyrimų naujienas

Autorius: Spaudos biuras
Šaltinis: Penn State
Kontaktas: Spaudos biuras – Penn State
Vaizdas: Vaizdas priskirtas Huanyu „Larry“ Chengui

Taip pat žr

Tai rodo žarnyno bakterijų diagramą

Originalus tyrimas: Atvira prieiga.
Sulankstomos trijų dimensijų nervinių elektrodų matricos, skirtos vienu metu smegenų žievės paviršiaus ir intrakortikinių daugiasluoksnių sluoksnių sąsajaiJu Young Lee ir kt. NPJ lanksti elektronika


Abstraktus

Sulankstomos trijų dimensijų nervinių elektrodų matricos, skirtos vienu metu smegenų žievės paviršiaus ir intrakortikinių daugiasluoksnių sluoksnių sąsajai

Iššūkių, susijusių su trimačių (3D) smegenų tinklų supratimu, vienu metu registruojant smegenų signalų paviršiaus ir intrakortikines sritis, išlieka dėl mechaninio dizaino kūrimo sunkumų ir implantuotų vietų erdvinių apribojimų.

Čia pristatome sulankstomą ir lankstų 3D nervinį protezą, kuris palengvina sudėtingų nervų grandinių 3D atvaizdavimą su didele erdvine ir laiko dinamika nuo intrakortikinio iki žievės srities.

Šis prietaisas yra įrankis 3D neuroniniam perdavimui per sudėtingai suprojektuotas keturias lanksčias skvarbiąsias kotas ir paviršiaus elektrodų matricas vienoje integruotoje sistemoje.

Nuolat stebint elektrofiziologinius signalus demonstruojame galimas galimybes nustatyti neuroninės veiklos koreliacijas nuo intrakortikinės srities iki žievės regionų. Mes taip pat išnaudojome įrenginio struktūrines savybes, kad įrašytume sinchronizuotus pavienių smailių signalus, kuriuos sukelia vienkryptis viso ūso stimuliavimas.

Ši platforma suteikia galimybę išsiaiškinti nenuspėjamus 3D neuroninius kelius ir suteikia naujos kartos neuronų sąsają.