Kaj pa, če naslednji pripomoček za pošiljanje sporočil prijateljem ni bila ura, privezana na zapestje, ali telefon, žepljen v žepu - ampak elektronska naprava, vdelana v vaše možgane? Zdaj nas je nova vrsta prilagodljivega vezja še korak bližje tej prihodnosti znanstvene fantastike. Rešetka žice, ki je široka le nekaj milimetrov, vsadjena z injekcijo, se lahko prepleta z živimi nevroni in prisluškovalcem, kar omogoča način, da se elektronika poveže z vašo možgansko aktivnostjo.
Sorodne vsebine
- Šok valovi lahko ustvarijo nevarne mehurčke v možganih
- Naredite si nove spomine, vendar ohranite stare, z malo pomoči elektrod
- Ta poteza genija bi vam lahko omogočila pisanje z možgani
"Poskušamo zabrisati razliko med elektronskimi in nevronskimi vezji, " pravi Charles Lieber, nanotehnolog na univerzi Harvard in soavtor študije, ki je ta teden opisovala napravo Nature Nanotechnology.
Do zdaj se je tehnologija preizkusila samo v glavah živih miši. Toda Lieber upa, da ga bo na koncu prenesel na ljudi. Njegovi podporniki vključujejo Fidelity Biosciences, podjetje tveganega kapitala, ki ga zanimajo novi načini zdravljenja nevrodegenerativnih motenj, kot je Parkinsonova bolezen. Tudi vojska se je zanimala in nudila podporo s programom ameriških zračnih sil Cyborgcell, ki se osredotoča na majhno elektroniko za "povečanje zmogljivosti" celic.
Nevronska elektronika je za nekatere ljudi že resničnost. Tisti, ki trpijo zaradi močnega tresenja ali neobvladljivega mišičnega krča, lahko olajšajo električni udar, ki ga oddajajo dolge žice, zavite globoko v možgane. In kvadriplegiki so se naučili nadzirati protetične okončine s pomočjo čipov, vgrajenih v možgane, ali elektrod, položenih na možgansko površino.
Toda te tehnologije je mogoče uporabiti le v hudih primerih, ker zahtevajo invazivne postopke. "Prejšnje naprave so se opirale na velike zareze in operacije, " pravi Dae-Hyeong Kim, nanotehnolog na Nacionalni univerzi v Seulu v Južni Koreji.
Zaradi tega je nov pristop drugačen v izjemni zanesljivosti vezja. Narejen je iz pramenov iz kovine in plastike, ki so tkani kot ribiška mreža, saj je vezje "sto tisočkrat bolj prilagodljivo kot druga elektronika za vsaditev", pravi Lieber. Mrežo je mogoče zaviti tako, da zlahka prehaja skozi iglo iz brizge. Ko se enkrat v notranjosti telesa, mreža sam odvije in se vdela v možgane.
Obdukcije miši, ki so bile vbrizgane, so pokazale, da so se žice v nekaj tednih vtikale v zapleteno tkanino nevronov. Tesne povezave, ki so nastale kot plastična in možganska snov, skupaj z na videz majhnim negativnim vplivom. Ta združljivost je morda zato, ker so mrežo oblikovali po tridimenzionalnih odrih, ki so jih biomedicinski inženirji uporabljali za gojenje tkiv zunaj telesa.
3-D slika mikroskopa prikazuje mrežo, vbrizgano v predel možganov, ki se imenuje bočni prekat. (Lieber Research Group, Univerza Harvard) Dejavnosti nevronov je mogoče spremljati z uporabo mikroskopskih senzorjev, ki so priključeni v vezje. Napetostni detektorji so pobrali tokove, ki jih ustvarjajo posamezne možganske celice. Ti električni signali so bili prenašani vzdolž žice, ki zmanjka glave do računalnika.
"To bi lahko nekoliko spodbudilo možganski vmesnik za potrošnike, " pravi Jacob Robinson, ki na univerzi Rice razvija tehnologije, ki se povezujejo z možgani. "Če računalnik priključite v svoje možgane, postane veliko bolj prijeten, če morate nekaj vbrizgati."
Za nevroznanstvenike, ki jih zanima, kako možganske celice komunicirajo, to občutljivo orodje ponuja dostop do delov živčnega sistema, ki jih je težko proučiti s tradicionalnimi tehnologijami. Pred tremi meseci je denimo Lieberjev kolega nekaj mišic injiciral v oči miši, v bližini živčnih celic, ki zbirajo vizualne informacije iz mrežnice. Sondiranje teh celic običajno zahteva izrezovanje očesa. Signali, ki jih zbirajo vbrizgane mreže, so do zdaj ostali močni, miši pa ostajajo zdrave.
Da bo koristna za ljudi, bo Lieberjeva ekipa morala dokazati, da imajo mreže še večjo dolgo življenjsko dobo. Prejšnja nevronska elektronika je imela težave s stabilnostjo; ponavadi izgubijo signal sčasoma, ko celice v bližini togih vsiljivcev umrejo ali se selijo stran. Toda ekipa je optimistična, da se bo Lieberjeva mreža izkazala za bolj prijazno do možganov, saj se zdi, da se celice, ki se do zdaj srečujejo, zgrudijo in zrastejo v vrzeli.
Poslušanje možganske aktivnosti je morda le začetek - tako kot pri vsakodnevnih sklopih lahko za različne naloge dodate različne komponente. V drugem poskusu je Lieberjeva ekipa vbrizgala vezja, opremljena s tlačnimi senzorji, v luknje znotraj mehkega polimera. Ko so polimer stisnili, so senzorji izmerili spremembe tlaka znotraj votlin. To bi lahko bilo koristno za raziskovanje sprememb pritiska znotraj lobanje, kot so tiste, ki se pojavijo po travmatični poškodbi glave.
V nadaljevanju se mreža lahko zasuka z napravami za povratne informacije, ki oddajajo električno stimulacijo ali sproščajo pakete zdravil za zdravljenje. Dodajte nekaj mikroskopskih antene RFID in vezje bi lahko postalo brezžično. Ljubitelji znanstvene fantastike bi se morali izmučiti ob misli na namestitev pomnilniških naprav - podobno kot RAM v računalnikih - za izboljšanje lastnih pomnilnikov.
"Pred tekom moramo hoditi, vendar mislimo, da lahko resnično spremenimo svojo sposobnost povezave z možgani, " pravi Lieber.
