دستگاه الکترود پاپ آپ می تواند به نقشه برداری سه بعدی مغز کمک کند


دستگاه الکترود پاپ آپ می تواند به نقشه برداری سه بعدی مغز کمک کند

یک دستگاه الکترود حسگر جدید توسعه یافته را می توان قبل از قرار دادن در مغز در هندسه سه بعدی قرار داد. این طرح می‌تواند منجر به جمع‌آوری اطلاعات عمیق‌تر در مورد تک تک سلول‌های عصبی و تعامل آنها با یکدیگر شود و در عین حال پتانسیل آسیب بافت مغز را محدود کند. اعتبار: Huanyu “Larry” Cheng

درک رابط عصبی در مغز برای درک پیری، یادگیری، پیشرفت بیماری و موارد دیگر ضروری است. روش‌های موجود برای مطالعه نورون‌ها در مغز حیوانات به منظور درک بهتر مغز انسان، همه محدودیت‌هایی دارند، از تهاجمی بودن تا عدم شناسایی اطلاعات کافی. یک دستگاه الکترود پاپ آپ تازه توسعه یافته می تواند اطلاعات عمیق تری در مورد تک تک نورون ها و تعامل آنها با یکدیگر جمع آوری کند و در عین حال پتانسیل آسیب بافت مغز را محدود کند.

محققان به سرپرستی Huanyu “Larry” Cheng، James L. Henderson، جونیور، استادیار علم مهندسی و مکانیک در دانشکده مهندسی، نتایج خود را در npj انعطاف پذیر الکترونیک.

چنگ گفت: «درک ارتباط بین تعداد زیادی سلول عصبی در مغز یک چالش است. “در گذشته، مردم دستگاهی ساختند که مستقیماً روی قشر مغز قرار می‌گرفت تا اطلاعات روی لایه سطحی را تشخیص دهد که کمتر تهاجمی است. اما بدون قرار دادن دستگاه در مغز، تشخیص اطلاعات بین قشری چالش برانگیز است.”

در پاسخ به این محدودیت، محققان الکترودهای مبتنی بر کاوشگر را ساختند که در مغز قرار می‌گیرند. مشکل این روش این است که بدون انجام چندین کاوشگر نمی‌توان یک طرح سه‌بعدی از نورون‌ها و مغز به دست آورد، که قرار دادن آن‌ها روی یک سطح انعطاف‌پذیر دشوار است و به بافت مغز بسیار آسیب می‌رساند.

چنگ گفت: برای رسیدگی به این مشکل، از طراحی پاپ آپ استفاده می کنیم. ما می‌توانیم الکترودهای حسگر را با وضوح و کارایی قابل مقایسه با ساخت موجود بسازیم. اما در عین حال، می‌توانیم آنها را قبل از قرار دادن در مغز در هندسه سه بعدی قرار دهیم. آنها شبیه کتاب‌های پاپ آپ کودکان هستند. : شما شکل صافی دارید و سپس نیروی فشاری را اعمال می کنید. این 2 بعدی را به 3 بعدی تبدیل می کند. یک دستگاه سه بعدی با عملکردی قابل مقایسه با 2 بعدی ارائه می دهد.”

محققان گفتند که علاوه بر طراحی منحصربه‌فردی که پس از قرار دادن در مغز به صورت سه بعدی ظاهر می‌شود، دستگاه آنها از ترکیبی از موادی استفاده می‌کند که قبلاً به این روش خاص استفاده نشده بود. به طور خاص، آنها از پلی اتیلن گلیکول، ماده ای که قبلا استفاده شده است، به عنوان یک پوشش زیست سازگار برای ایجاد سفتی استفاده کردند، که قبلاً برای آن استفاده نمی شد.

نویسنده همکار کی جون یو از دانشگاه یونسی در جمهوری کره گفت: برای قرار دادن دستگاه در مغز، باید سفت باشد، اما پس از اینکه دستگاه در مغز قرار گرفت، باید انعطاف پذیر باشد. “بنابراین ما از یک پوشش زیست تخریب پذیر استفاده کردیم که یک لایه بیرونی سفت بر روی دستگاه ایجاد می کند. هنگامی که دستگاه در مغز قرار گرفت، آن پوشش سفت حل می شود و انعطاف پذیری اولیه را بازیابی می کند. ساختار مواد و هندسه این دستگاه را در کنار هم قرار می دهیم. قادر به دریافت ورودی از مغز برای مطالعه اتصال نورون های سه بعدی باشد.”

مراحل بعدی این تحقیق شامل تکرار طرح است تا نه تنها برای درک بهتر مغز بلکه برای جراحی ها و درمان بیماری مفید باشد.

علاوه بر مطالعات حیوانی، برخی از کاربردهای استفاده از دستگاه می‌تواند عملیات یا درمان بیماری‌هایی باشد که ممکن است نیازی به بیرون آوردن دستگاه نداشته باشید، اما مطمئناً باید مطمئن شوید که دستگاه برای مدت طولانی سازگاری زیستی دارد. چنگ گفت. “طراحی ساختار تا حد امکان کوچک، نرم و متخلخل مفید است تا بافت مغز بتواند به داخل آن نفوذ کند و بتواند از دستگاه به عنوان داربستی برای رشد در بالای آن استفاده کند و به بهبودی بسیار بهتر منجر شود. همچنین مایل به استفاده از مواد زیست تخریب پذیر است که می تواند پس از استفاده حل شود.”

اطلاعات بیشتر:
جو یانگ لی و همکاران، آرایه های الکترود عصبی سه بعدی تاشو برای اتصال مغزی همزمان سطح قشر مغز و چند لایه درون قشر، npj انعطاف پذیر الکترونیک (2022). DOI: 10.1038/s41528-022-00219-y

ارائه شده توسط دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا

نقل قول: دستگاه الکترود پاپ آپ می تواند به نقشه برداری سه بعدی مغز کمک کند (2023، 23 ژانویه) در 23 ژانویه 2023 از https://medicalxpress.com/news/2023-01-pop-up-electrode-device-3d-brain 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.