_ Cercetătorii dezvoltă un dispozitiv implantabil care poate înregistrați o colecție de neuroni individuali de-a lungul lunilor

Înregistrarea activității unor populații mari de neuroni unici din creier pe perioade lungi de timp este crucială pentru a înțelege mai bine circuitele neuronale, pentru a permite noi terapii bazate pe dispozitive medicale și, în viitor, pentru interfețele creier-calculator care necesită informații electrofiziologice de înaltă rezoluție.

Dar astăzi există un compromis între cât de multe informații de înaltă rezoluție poate măsura un dispozitiv implantat și cât timp poate menține înregistrarea. sau performanțe de stimulare. Implanturile rigide, de siliciu, cu mulți senzori, pot colecta o mulțime de informații, dar nu pot rămâne în corp foarte mult timp. Dispozitivele flexibile, mai mici, sunt mai puțin intruzive și pot dura mai mult în creier, dar oferă doar o fracțiune din informațiile neuronale disponibile.

Recent, o echipă interdisciplinară de cercetători de la Harvard John A. Paulson School of Engineering și Applied Sciences (SEAS), în colaborare cu Universitatea din Texas din Austin, MIT și Axoft, Inc., a dezvoltat un dispozitiv moale implantabil cu zeci de senzori care pot înregistra activitatea unui singur neuron în creier în mod stabil timp de luni de zile.

Cercetarea a fost publicată în Nature Nanotechnology.

„Am dezvoltat interfețe creier-electronică cu rezoluție cu o singură celulă, care sunt mai conforme din punct de vedere biologic decât materialele tradiționale”, a spus Paul Le Floch, primul autor al studiului. lucrare și fost student absolvent în laboratorul lui Jia Liu, profesor asistent de bioinginerie la SEAS. „Această lucrare are potențialul de a revoluționa designul bioelectronicii pentru înregistrarea și stimularea neuronală și pentru interfețele creier-calculator.”

Le Floch este în prezent CEO al Axoft, Inc, o companie fondată în 2021 de Le Floch, Liu și Tianyang Ye, un fost student absolvent și post-doctorat în Park Group de la Harvard. Biroul de Dezvoltare Tehnologică de la Harvard a protejat proprietatea intelectuală asociată cu această cercetare și a licențiat tehnologia Axoft pentru dezvoltare ulterioară.

Pentru a depăși compromisul dintre rata de înaltă rezoluție a datelor și longevitate, cercetătorii au apelat la un grup a materialelor cunoscute sub numele de elastomeri fluorurati. Materialele fluorurate, cum ar fi teflonul, sunt rezistente, stabile în biofluide, au performanțe dielectice excelente pe termen lung și sunt compatibile cu tehnicile standard de microfabricare.

Cercetătorii au integrat acești elastomeri dielectrici fluorurati cu stive de microelectrozi moi—64 senzori în total – pentru a dezvolta o sondă de lungă durată, care este de 10.000 de ori mai moale decât sondele flexibile convenționale realizate din materiale plastice de inginerie, cum ar fi poliimida sau parilena C.

Echipa a demonstrat dispozitivul in vivo, înregistrând neuronale. informații de la creier și măduva spinării șoarecilor de-a lungul mai multor luni.

„Cercetarea noastră evidențiază faptul că, prin proiectarea cu atenție a diferiților factori, este fezabilă proiectarea de noi elastomeri pentru interfețe neuronale stabile pe termen lung. ”, a spus Liu, care este autorul corespondent al lucrării. „Acest studiu ar putea extinde gama de posibilități de proiectare pentru interfețele neuronale.”

Echipa de cercetare interdisciplinară a inclus și profesorii SEAS Katia Bertoldi, Boris Kozinsky și Zhigang Suo.

„Designing new neuronal sondele și interfețele este o problemă foarte interdisciplinară care necesită experiență în biologie, inginerie electrică, știința materialelor, inginerie mecanică și chimică”, a spus Le Floch.

Cercetarea a fost co-autor de Siyuan Zhao, Ren Liu, Nicola Molinari, Eder Medina, Hao Shen, Zheliang Wang, Junsoo Kim, Hao Sheng, Sebastian Partarrieu, Wenbo Wang, Chanan Sessler, Guogao Zhang, Hyunsu Park, Xian Gong, Andrew Spencer, Jongha Lee, Tianyang Ye, Xin Tang, Xiao Wang și Nanshu Lu.

(Fluierul)