Исследователи сообщают, что ультра малое беспроводное устройство без батареи использует свет для записи отдельных нейронов, чтобы нейробиолог могли видеть, как работает мозг.
Мозг млекопитающего является самым сложным органом в теле, способным обрабатывать тысячи стимулов одновременно, чтобы анализировать закономерности, предсказывать изменения и генерировать высоко измеренные действия. Как мозг все это делает — за доли секунды — до сих пор в значительной степени неизвестно.
Имплантаты, которые могут исследовать мозг на уровне отдельных нейронов, не являются широко доступными для исследователей. Изучение активности нейронов, когда тело находится в движении в повседневной обстановке, еще сложнее, потому что устройства мониторинга обычно включают провода, соединяющие участника исследования с контрольной станцией.
«Как биомедицинские инженеры, мы работаем с сотрудниками в области нейробиологии, чтобы улучшить инструменты для лучшего понимания мозга, в частности, как эти отдельные нейроны — строительные блоки мозга — взаимодействуют друг с другом, пока мы движемся по миру вокруг нас», — говорит ведущий. автор исследования Алекс Бертон.
Вначале процесс включает в себя окрашивание отдельных нейронов красителем, яркость которого меняется в зависимости от активности. Затем устройство освещает краситель, делая биохимические процессы нейронов видимыми. Устройство фиксирует изменения, используя зонд, только немного шире человеческого волоса, затем обрабатывает прямое считывание активности нейрона и передает информацию по беспроводной сети исследователям.
Устройство может быть крошечным и даже гибким, как лист бумаги, потому что ему не нужна батарея. Он собирает энергию от внешних колебательных магнитных полей, собранных миниатюрной антенной на устройстве. Это позволяет исследователям изучать деятельность мозга без использования ограничительного оборудования и дает нейробиологам платформу для понимания основополагающих механизмов мозга.
«При создании устройства мы использовали материалы и методы, которые легко доступны и достаточно дешевы, чтобы обеспечить крупномасштабную адаптацию инструмента научным сообществом», — говорит старший исследователь Филипп Филипп Гутруф, руководитель лаборатории Gutruf Lab и доцент биомедицинской инженерии и член института BIO5.
«Мы надеемся, что эта технология поможет изменить нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, и пролить свет на биологические механизмы, такие как боль, зависимость и депрессия».