جنرال لواء

ابتكر الباحثون طريقة "لاختراق" الإشارات الكهربائية للدماغ


لعقود من الزمن ، أراد علماء الأعصاب والمهندسون الكشف عن أسرار الدماغ البشري. تعمل أفلام الثقافة الشعبية والخيال العلمي فقط على فهم فكرة إمكانية "اختراق" الدماغ البشري. لكن فريقًا واحدًا من الباحثين ربما جعل العالم أقرب كثيرًا إلى التلاعب بكيفية عمل دماغنا.

استخدم باحثون من جامعة شيكاغو أسلاكًا صغيرة من السيليكون تعمل بالضوء لإعادة تشكيل كيفية استجابة الدماغ. في يوم من الأيام ، يمكن استخدام هذه العملية لعلاج اضطرابات الدماغ.

تستفيد النتائج من تقنية تسمى علم البصريات الوراثي. تستخدم التقنية التي مضى عليها عقد من الزمن الضوء لتشكيل النشاط العصبي. ومع ذلك ، فإن المشكلة تكمن في أن أي إجراء علم البصريات الوراثي غالبًا ما ينطوي على التلاعب بالجينات أيضًا. سلك فريق جامعة شيكاغو طريقًا مختلفًا في دراستهم. بدلاً من علم الوراثة ، بحثوا في التكنولوجيا واستخدموا الأسلاك النانوية - المصممة في الأصل للخلايا الشمسية. لقد قاموا بدمج الأسلاك النانوية مع نوعين من السيليكون الذي من شأنه أن يخلق تيارًا كهربائيًا عند تعرضه للضوء.

قاد البروفيسور المساعد Bozhi Tian الباحثين أثناء قيامهم بعملهم على الخلايا العصبية للفئران التي تنمو في المختبر.

"عندما يكون السلك في مكانه ومضاء ، يقل فرق الجهد بين داخل الخلية وخارجها قليلاً. وقال تيان إن هذا يقلل من حاجز الخلية العصبية لتوجيه إشارة كهربائية إلى الخلايا المجاورة لها.

وبشكل أكثر تحديدًا ، استخدم الفريق نواة من النوع p (بورون مخدر) وقذيفة من النوع n (مخدر بالفوسفور) بسطح من الذهب الذري. تم بعد ذلك اصطدام هذه المعادن بالضوء ، وتنتقل الناقلات المليئة بالصور عبر الأسلاك حيث تنفصل عند نقطة تقاطع القلب والصدفة.

أوضح تيان أن "هذه الإلكترونات تشارك بعد ذلك في تفاعلات كهروكيميائية كاثودية في محلول إلكتروليت محيطي ، وتولد تيارًا كاثوديًا" NanoTechWeb. "عندما نقوم بعد ذلك بربط الأسلاك النانوية المحورية بغشاء عصبي مستهدف ، فإن هذا التيار يزيل استقطاب الغشاء ، ويحاكي تأثير النبضة العصبية ويسبب الخلايا العصبية لإطلاق جهد فعل."

اكتشفوا أن بإمكانهم في الواقع تحفيز الخلايا العصبية لإطلاق الإشارات إلى الخلايا المجاورة لها ، وكل ما يتطلبه الأمر هو مجرد سلك نانوي واحد لبدء إطلاق هذه الخلايا العصبية.

قالت طالبة الدراسات العليا راميا بارامسواران ، أول مؤلفة في الدراسة: "الشيء الجميل في ذلك هو أن كلاً من الذهب والسيليكون مواد متوافقة بيولوجيًا". "أيضًا ، بعد حقنها في الجسم ، ستتحلل هياكل بهذا الحجم بشكل طبيعي في غضون شهرين."

لعب السيليكون أيضًا دورًا حاسمًا (وفعالًا من حيث التكلفة نسبيًا) في العملية - خاصة عند مقارنته بالتقنيات الأخرى التي تحاول تحفيز الاستجابة نفسها.

قال تيان: "يمكن استخدام هذه الأداة في كل من الدراسات الكهروضوئية الفردية الأساسية والعلاجات السريرية". "يمتص السيليكون الضوء بقوة في الأشعة تحت الحمراء القريبة ، وهو طول موجي للضوء يخترق الأنسجة البيولوجية بعمق ، مما يعني أنه يمكن استخدام الأسلاك النانوية لتحفيز الأعصاب الطرفية (التي تقع على عمق 1 سم تحت الجلد) إذا تم حقنها في الأنسجة. يمكن أن يسمح هذا في النهاية بالعلاج غير الجراحي للأمراض التي تتميز بألم شديد في الأعصاب ، مثل الاعتلال العصبي المحيطي السكري ، على سبيل المثال. "

تشمل الخطوات التالية لهذا الفريق إجراء اختبارات على الحيوانات: من خلال رؤية تأثير الأسلاك النانوية والضوء على الكائنات الحية ، يمكن أن يرشدهم إلى كيفية علاج مرض باركنسون والتشوهات الأخرى في الدماغ.


شاهد الفيديو: أظهر شاشة هاتفك على الحائط!! - شيء مدهش ! (كانون الثاني 2022).