Ta napravica omogoča boljši vpogled v delovanje možganov

Možgani sesalcev so najkompleksnejši telesni organ, ki je sposoben obdelati na tisoče dražljajev hkrati za analizo vzorcev, napovedovanje sprememb ter usklajevanje in izvrševanje točno določene naloge. Kako so možgani sposobni vse to početi v le delcu sekunde, še vedno v veliki meri ni znano.

Vsadki, ki lahko sondirajo možgane na ravni posameznega nevrona, raziskovalcem niso pogosto na voljo. Preučevanje nevronske aktivnosti, ko je telo v vsakodnevnem gibanju, je še težje, ker naprave za spremljanje običajno vključujejo žice, ki udeleženca študije povezujejo s kontrolno postajo.

Raziskovalci z Univerze v Arizoni, Univerze George Washington in Univerze Northwestern so ustvarili ultra majhno, brezžično napravo brez baterije, ki uporablja svetlobo za spremljanje posameznih nevronov. Z njeno pomočjo lahko nevroznanstveniki vidijo, kako delujejo možgani. Tehnologija, ki so jo razvili, je podrobno opisana v posebni študiji.

“Kot inženirji biomedicine sodelujemo s sodelavci v nevroznanosti, da bi izboljšali orodja za boljše razumevanje možganov, zlasti še, kako ti posamezni nevroni, osnovni gradniki možganov, medsebojno delujejo, medtem ko se premikamo, pogovarjamo, delujemo,” je dejal eden od avtorjev študije, Alex Burton, študent doktorskega programa inženiringa v biomedicini Univerze v Arizoni in član laboratorija Gutruf.

Postopek delovanja naprave najprej vključuje niansiranje izbranih nevronov z barvilom, ki spreminja svetlost, odvisno od njegove aktivnosti. Nato naprava osvetli barvilo, zaradi česar so vidni biokemični procesi. Naprava zabeleži spremembe s pomočjo sonde, ki je le nekoliko širša od človeškega lasu, nato pa neposredno odčita dejavnosti živčne celice in informacije brezžično posreduje raziskovalcem. “Napravica je manjša od bonbona M&M, tehta pa le približno 5 % njegove teže,” je dodal Burton.

Naprava je lahko izjemno majhna in prepogljiva kot list papirja, saj ne potrebuje baterije. Energijo pridobiva iz zunanjih nihajnih magnetnih polj, ki jih zbira miniaturna antena na napravi. Vse skupaj omogoča raziskovalcem, da preučujejo možgansko aktivnost brez uporabe omejujoče opreme, nevroznanstvenikom pa nudi platformo za vpogled v mehanizme, ki temeljujo na delovanju možganov.

“Pri ustvarjanju naprave smo uporabili materiale in metode, ki so na voljo in so hkrati dovolj poceni, da jih lahko uporabimo v znanstveni sredini za lastne projekte,” je komentiral avtor študije Philipp Gutruf, vodja laboratorija Gutruf, docent inžniringa v biomedicini in član univerze BIO5. “Upamo, da bo tehnologija lahko izboljšala učinkovitost boja proti nevrodegenerativnim boleznim, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova, in osvetlila biološke mehanizme, kot so bolečina, odvisnost in depresija,” je zaključil.