Việc ghi lại hoạt động của số lượng lớn các tế bào thần kinh đơn lẻ trong não trong thời gian dài là rất quan trọng để nâng cao hiểu biết của chúng ta về các mạch thần kinh, để tạo ra các liệu pháp dựa trên thiết bị y tế mới và trong tương lai cho các giao diện não-máy tính đòi hỏi độ phân giải cao. thông tin điện sinh lý.

Nhưng ngày nay có sự cân bằng giữa lượng thông tin có độ phân giải cao mà một thiết bị cấy ghép có thể đo được và thời gian nó có thể duy trì hiệu suất ghi hoặc kích thích. Bộ cấy silicon cứng, có nhiều cảm biến, có thể thu thập nhiều thông tin nhưng không thể lưu lại trong cơ thể quá lâu. Các thiết bị linh hoạt, nhỏ hơn ít xâm nhập hơn và có thể tồn tại lâu hơn trong não nhưng chỉ cung cấp một phần thông tin thần kinh có sẵn.

Gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu liên ngành từ Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng John A. Paulson (SEAS) thuộc Đại học Harvard, phối hợp với Đại học Texas ở Austin, MIT và Axoft, Inc., đã phát triển một thiết bị cấy ghép mềm với hàng chục cảm biến. có thể ghi lại hoạt động của từng tế bào thần kinh trong não một cách ổn định trong nhiều tháng.

Nghiên cứu được công bố trong Bản chất Công nghệ nano.

Chúng tôi đã phát triển các giao diện não-điện tử với độ phân giải đơn bào phù hợp về mặt sinh học hơn các vật liệu truyền thống. Công trình này có tiềm năng cách mạng hóa việc thiết kế điện tử sinh học để ghi và kích thích thần kinh cũng như cho giao diện não-máy tính.”

Paul Le Floch, tác giả đầu tiên của bài báo và là cựu nghiên cứu sinh trong phòng thí nghiệm của Jia Liu, Trợ lý Giáo sư Kỹ thuật Sinh học tại SEAS

Le Floch hiện là Giám đốc điều hành của Axoft, Inc, một công ty được thành lập vào năm 2021 bởi Le Floch, Liu và Tianyang Ye, một cựu sinh viên tốt nghiệp và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Park Group tại Harvard. Văn phòng Phát triển Công nghệ của Harvard đã bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ liên quan đến nghiên cứu này và cấp phép công nghệ cho Axoft để phát triển hơn nữa.

Để khắc phục sự cân bằng giữa tốc độ dữ liệu có độ phân giải cao và tuổi thọ, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang sử dụng một nhóm vật liệu được gọi là chất đàn hồi fluoride. Các vật liệu fluoride, như Teflon, có tính đàn hồi, ổn định trong chất lỏng sinh học, có hiệu suất điện môi lâu dài tuyệt vời và tương thích với các kỹ thuật chế tạo vi mô tiêu chuẩn.

Các nhà nghiên cứu đã tích hợp các chất đàn hồi điện môi flo hóa này với các dãy vi điện cực mềm -; Tổng cộng 64 cảm biến -; để phát triển đầu dò bền lâu, mềm hơn 10,000 lần so với đầu dò linh hoạt thông thường được làm bằng vật liệu nhựa kỹ thuật, chẳng hạn như polyimide hoặc parylene C.

Nhóm đã trình diễn thiết bị trong cơ thể, ghi lại thông tin thần kinh từ não và tủy sống của chuột trong vài tháng.

Liu, tác giả tương ứng của bài báo, cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi nhấn mạnh rằng, bằng cách thiết kế cẩn thận các yếu tố khác nhau, việc thiết kế các chất đàn hồi mới cho các giao diện thần kinh ổn định lâu dài là khả thi”. “Nghiên cứu này có thể mở rộng phạm vi khả năng thiết kế cho các giao diện thần kinh.”

Nhóm nghiên cứu liên ngành còn có các Giáo sư SEAS Katia Bertoldi, Boris Kozinsky và Zhigang Suo.

Le Floch cho biết: “Thiết kế các đầu dò và giao diện thần kinh mới là một vấn đề rất liên ngành, đòi hỏi chuyên môn về sinh học, kỹ thuật điện, khoa học vật liệu, kỹ thuật cơ khí và hóa học”.

Nghiên cứu được đồng tác giả bởi 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 và Nanshu Lu.

Công trình này được Quỹ khoa học quốc gia hỗ trợ thông qua Tài trợ số DMR-2011754 của Trung tâm nghiên cứu khoa học và kỹ thuật vật liệu của Đại học Harvard.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.news-medical.net/news/20240127/New-brain-implant-records-neuron-activity-for-months.aspx