آخرین مطالب

کاوشگر قابل کشش مواد شیمیایی مغز را که در پارکینسون، افسردگی و بیماری روده مرکزی هستند اندازه گیری می کند


کاوشگر قابل کشش مواد شیمیایی مغز را که در پارکینسون، افسردگی و بیماری روده مرکزی هستند اندازه گیری می کند

محققان مزایای فناوری انعطاف پذیر و الاستیک NeuroString را با عبور دادن یک کاوشگر در قسمتی از کولون موش نشان دادند. اعتبار: آزمایشگاه ژنان بائو

عدم تعادل در شیمی مغز در قلب بسیاری از بیماری های عصبی است. همین مواد شیمیایی مغز نیز در سلامت روده نقش دارند. بنابراین، دانشمندان در استنفورد “NeuroString” را اختراع کردند – یک کاوشگر قابل کاشت نرم که می تواند به طور یکپارچه با بافت مغز و روده ارتباط برقرار کند. آنها کاوشگر را در مقاله ای که در 2 ژوئن 2022 منتشر شد، توصیف می کنند طبیعت. کاربردهای بالقوه ای در افسردگی، بیماری پارکینسون و بیماری های روده ای دارد.

جینکسینگ لی، نویسنده اول مقاله می گوید: «روش اصلی که مردم برای درک مغز تلاش می کنند خواندن و ضبط سیگنال های الکتریکی است. اما سیگنال های شیمیایی به همان اندازه نقش مهمی در ارتباطات مغز ایفا می کنند و همچنین مستقیماً با بیماری ها مرتبط هستند. لی کار را به عنوان پسادکتر در آزمایشگاه ژنان بائو در دپارتمان مهندسی شیمی استنفورد آغاز کرد و انجام داد. او اکنون استادیار مهندسی زیست پزشکی در دانشگاه ایالتی میشیگان است.

NeuroString دوپامین و سروتونین را اندازه گیری می کند، دو پیام رسان شیمیایی که سیگنال های الکتریکی را در نورون ها تعدیل می کنند. دوپامین بیشتر به دلیل نقشش در سیستم پاداش مغز شناخته شده است. سروتونین هدف داروهای ضد افسردگی مانند پروزاک است. هر دو نیز در حرکت، خواب، اشتها و هضم نقش دارند.

ایمپلنت‌هایی که دوپامین و سروتونین را اندازه‌گیری می‌کنند در حال حاضر وجود دارند، اما از میله‌های کربن سفت و سخت ساخته شده‌اند که در لوله‌های شیشه‌ای محصور شده‌اند. لی می گوید: “آنها کاوشگرهای بسیار سفت و سختی هستند. آنها بسیار شکننده هستند.” ایمپلنت نه تنها می‌تواند شکسته شود، بلکه در برابر بافت لزج مغز که می‌تواند سلول‌های مغز را ملتهب کرده و ایمپلنت را تخریب کند، آسیب می‌بیند.

آزمایشگاه بائو یک کاوشگر نرم را مهندسی کرد. بائو، پروفسور KK Lee و رئیس دپارتمان مهندسی شیمی در دانشکده مهندسی استنفورد، می‌گوید: «گروه من مدت زیادی است که الکترونیک نرم می‌سازد. این کاوشگر از گرافن، نوعی کربن که از نظر اتمی نازک است، ساخته شده است. تیم بائو از لیزر برای حکاکی آنچه که لی به عنوان یک شبکه درهم تنیده مودار از گرافن توصیف می‌کند در پلاستیک استفاده کردند. این پلاستیک حاوی مولکول‌هایی است که به نقاط نانوذراتی روی سطح گرافن تبدیل می‌شوند که می‌توانند حساسیت و انتخاب‌پذیری را برای اندازه‌گیری همزمان دوپامین و سروتونین بهبود بخشند. سپس محققان شبکه را در یک ماتریس لاستیکی جاسازی کردند.

لی توضیح می دهد: «گرافن به خودی خود خیلی کشش پذیر نیست، اما اگر به صورت شبکه ای در هم پیچیده شود و در لاستیک جاسازی شود، کشش پذیر می شود».

بائو می افزاید: “این مانند یک کیریگامی است. اگر الگوها را برش دهید و سپس بتوانید آن را بکشید، نوعی شبکه کاغذی متصل توخالی را می بینید. اینجا هم همین است، اما شبکه از ورقه های گرافن ساخته شده است.” NeuroString همان نرمی بافت بیولوژیکی را دارد. بائو می‌گوید: «این حسگر نرم و الاستیک است، مانند یک نوار لاستیکی، که هنگام کاشت در مغز یا روده، که نه تنها نرم است، بلکه دائماً در حال حرکت است، آسیبی ایجاد نمی‌کند.

برای آزمایش کاوشگر، تیم بائو با دانشمندان دانشگاه استنفورد از زیست شناسی، روانپزشکی، گوارش و جراحی همکاری کردند. لی می‌گوید: «من فکر می‌کنم این ممتازترین بخش استنفورد است: کاملاً باز و مشارکتی است.

در یک آزمایش، تیم NeuroString را در مغز و روده همان موش ها کاشت. هنگامی که آنها به موش ها شربت شکلات دادند، NeuroString افزایش دوپامین در مغز و سروتونین در روده را تشخیص داد که هر دو مورد انتظار پاسخ به شکلات بودند. دوپامین در مغز ساخته می شود، در حالی که سروتونین بیشتر در روده ساخته می شود. در آزمایش دیگری، NeuroString الگوهای متمایز سروتونین روده را در موش‌های مبتلا به التهاب روده در مقایسه با موش‌های سالم تشخیص داد.

شیائوکه چن، یکی از نویسندگان، استادیار زیست شناسی می گوید: اولین باری که سیگنال کاوشگر را دیدیم، لحظه یورکا بود. “ضبط مزمن سیگنال های دوپامین و سروتونین در حیواناتی که آزادانه حرکت می کنند یک آزمایش رویایی است که ما همیشه می خواستیم انجام دهیم. و با این همکاری زیبا توانستیم آن را محقق کنیم.”

موش های کاشته شده رفتار طبیعی داشتند و غذا می خوردند و حرکات روده طبیعی داشتند. آیدا هبتزیون، استاد پزشکی، یکی از نویسندگان این مقاله می گوید: «نکته هیجان انگیز در مورد این ابزار این بود که به نظر نمی رسید عملکرد طبیعی بافت را مختل کند. به گفته او، این بدان معنی است که این ایمپلنت می تواند روزی برای نظارت بر زمان واقعی در انسان، شبیه به یک ساعت هوشمند، استفاده شود، اما می تواند به جای ضربان قلب یا مراحل، سطوح بیوشیمیایی را ردیابی کند. هابتزیون در حال حاضر در مرخصی است و به عنوان افسر ارشد پزشکی فایزر مشغول به کار است، اما زمانی که هنوز در استنفورد بود در این کار مشارکت داشت.

ردیابی سطح سروتونین در روده می تواند در تشخیص و نظارت بر بیماری های روده مانند سندرم روده تحریک پذیر مفید باشد. ردیابی سطح دوپامین در مغز می تواند در بیماری پارکینسون که به دلیل کمبود دوپامین ایجاد می شود، مفید باشد. یکی از درمان‌های بیماری پارکینسون، تحریک عمیق مغز، تا حدی با تحریک نورون‌ها برای تولید دوپامین بیشتر عمل می‌کند. اگر بتوان محرک‌های عمقی مغز را با NeuroString جفت کرد، این امر به پزشکان اجازه می‌دهد تا میزان دوپامین آزاد شده را دقیقاً کنترل کنند.

ایمپلنت هنوز برای استفاده بالینی آماده نیست. برای یک چیز، کاوشگر هنوز به سیم هایی متصل است که سیگنال ها را می خوانند. یک نسخه بی سیم برای استفاده در افراد مورد نیاز است. در این بین کاوشگر کاربردهای زیادی در تحقیقات دارد. به عنوان مثال، داروهای ضد افسردگی مانند پروزاک با تعدیل سطح سروتونین کار می کنند، که ممکن است توضیح دهد که چرا آنها گاهی اوقات باعث عوارض جانبی دستگاه گوارش می شوند. ما در حال حاضر ابزاری برای نظارت بر زمان واقعی تأثیر این داروها بر نوسانات سروتونین در مغز و روده در مدل‌های موش داریم.»

او می افزاید: “اکنون که نشان دادیم کاوشگر کار می کند، لیست بسیار طولانی از سوالات بیولوژیکی وجود دارد که می خواهیم با آنها مقابله کنیم.”


فعالیت غیر طبیعی مدار مغز باعث بی اشتهایی در مدل حیوانی می شود


اطلاعات بیشتر:
Jinxing Li و همکاران، یک حسگر انتقال دهنده عصبی بافت مانند برای مغز و روده، طبیعت (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04615-2

ارائه شده توسط دانشگاه استنفورد

نقل قول: کاوشگر کششی مواد شیمیایی مغز را که در پارکینسون، افسردگی، و بیماری روده مرکزی هستند اندازه گیری می کند (2022، 1 ژوئن) در 1 ژوئن 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-06-stretchable-probe-brain-chemicals-central بازیابی شده است. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.