Công nghệ Dây điện siêu mỏng của MIT đang mở đuờng tới thời đại mới trong cấy ghép não

Tóm tắt: 
Các nhà nghiên cứu đã phát triển các sợi sinh học dài khoảng 200 micromet. Những sợi này bắt chước tính linh hoạt của mô não và có thể được sử dụng để vận dụng để truyền các tín hiệu điện, hoá học hoặc quang học.


Các thiết bị đã được chuyên dụng hóa, do đó những sợi nhỏ, tất cả trong một này có thể cho phép chúng ta khám phá nhiều hơn trong nghiên cứu thần kinh học. Điều này có thể dẫn đến những đột phá trong điều trị y tế và các BCIs.( Brain-Computer Interface, BCI là một thiết bị cho phép người dùng tương tác với những thứ xung quanh chỉ bằng suy nghĩ)

Một thiết bị truyền phát tất cả tín hiệu

Nhiều nghiên cứu về chức năng não bộ được thực hiện bằng cách sử dụng các mô cấy ghép để ghi chép hoặc cung cấp tín hiệu điện, hóa học hay quang học. Hiển nhiên, những tiến bộ to lớn đã được thực hiện trong những mô cấy ghép này, nhờ vậy mà chúng ta có các bản đồ của bộ não con người và các khu vực tương ứng dùng để xử lý các chức năng cụ thể. Sự phát triển của Kỹ thuật optogenetics (Opto là quang học; genetic là di truyền) trong các hệ thống thần kinh đã là một tiến bộ đáng kể. Mặc dù, chúng ta hiểu hơn về bộ não nhưng vẫn còn rất nhiều điều khác nữa để khám phá. Đó là nơi mà một nghiên cứu được công bố vào tuần trước trên tạp chí Nature Neuroscience.
Nghiên cứu não thường dựa vào các thiết bị để gửi các tín hiệu điện, hóa học hoặc quang học một cách riêng biệt. “Việc kết hợp những thiết bị này đã thường xảy ra theo xác xuất một cách ngẫu nhiên”, theo Polina Anikeeva, một trong số hơn 12 nhà nghiên cứu từ Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và các nơi khác liên quan tới nghiên cứu này. “Chúng tôi đã nói, mọi thứ sẽ không tốt hơn sao nếu chúng ta có một thiết bị mà nó có thể làm tất cả mọi thứ”

Kết quả là một thiết bị optogenetic sử dụng sợi sinh học dài chỉ khoảng 200 micromet, được thiết kế để bắt chước sự linh hoạt của mô não. Những sợi đa chức năng này được chế tạo bằng cách sử dụng một kỹ thuật mà nhà nghiên cứu Benjamin Grena mô tả giống như đã sử dụng để chế tạo bánh ngọt Napoléon Mille feuille. Than chì mảnh được thêm vào polyethylene dẫn, sau đó được nén lại. Một sự rải rác của các mảng khác đã được thêm vào, polyethlyene được nén một lần nữa, và cứ như thế cho đến khi nhiều lớp được tạo ra. Phương pháp này làm tăng độ dẫn điện của các tấm polyme lên đến bốn hay năm lần.

Thư ký của nhóm nghiên cứu, Seongjun Park nói “Điều đó cho phép chúng tôi giảm kích thước của các điện cực với cùng số lượng tương tự.” Bởi vì các sợi này quá nhỏ, chúng cũng có thể tồn tại trong bộ não một khoảng thời gian dài hơn. Theo nhóm nghiên cứu, bước tiếp theo là làm giảm chiều rộng của sợi, thậm chí xa hơn nữa để bắt chước các đặt tính của mô thần kinh tốt hơn. “Thách thức công nghệ tiếp theo là sử dụng các vật liệu thậm chí còn mềm hơn nữa, để thực sự tương thích với mô não xung quanh”, Park nói.

Tới gần tế bào thần kinh hơn

Trong một thử nghiệm trên chuột, các nhà nghiên cứu đã có thể tiêm các vi rút mang bệnh được gọi là opsins (ốp-xin sinh học) thông qua các kênh chất lỏng trong sợi. Những gen mang tính trạng này làm cho các nơ-ron thần kinh trở nên nhạy cảm với ánh sáng. Sau khi chờ đợi opsins có hiệu lực, các nhà nghiên cứu gửi một xung ánh sáng qua ống dẫn quang. Kết quả của hoạt động thần kinh sau đó được ghi lại bằng việc sử dụng sáu điện cực được làm từ cùng một sợi quang dẫn để xác định các phản ứng cụ thể.

Trước đây, các nhà nghiên cứu cần một số thiết bị riêng biệt – kim tiêm, sợi quang học để phân phối ánh sáng, và nhiều điện cực để ghi âm và tiến hành thí nghiệm này.

Theo John Rogers, giáo sư đại học Northwestern University, người không là thành viên của nhóm nghiên cứu, đã chỉ ra cho MIT, “Các học giả báo cáo một số thiết kế đáng chú ý và các tiềm năng của thiết bị sợi đa chức năng. Các tiềm năng này là nơi mà các sợi tạo ra một nền tảng duy nhất cho sự diễn đạt ý nghĩ được đồng định vị hóa, sự ghi lại các tín hiệu và sự khai sáng trong nghiên cứu quang phổ học về chức năng não bộ. Những tiến bộ trong công nghệ và dụng cụ y tế này là cần thiết để thúc đẩy tiến bộ trong nghiên cứu khoa học thần kinh “.

Chắc chắn rằng, sợi đa chức năng này sẽ cách mạng hóa những nghiên cứu kế tiếp về chức năng của não bộ. Vì các sợi quá nhỏ, “Chúng có khả năng được sử dụng nhiều để quan sát hoạt động của các khu vực khác nhau”, Anikeeva nói.

Cuối cùng là những sợi này giúp các nhà nghiên cứu không chỉ hiểu hơn về bộ não, cải thiện các kế hoạch điều trị cho những rối loạn thần kinh, mà còn xây dựng các BCI tốt hơn ( BCI là giao diện máy tính và não bộ. Giao diện này hiện đang được sử dụng để làm tất cả mọi thứ, từ việc giúp đỡ những người bị tê liệt đi lại được, đến việc đem lại ánh sáng cho người bị mù lòa.

Theo Futurism

Facebook Comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *