Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Представлена беспроводная активация целевых цепей мозга менее чем за одну секунду

Исследовательская группа во главе с нейроинженерами из Университета Райса создала беспроводную технологию для удаленной активации определенных мозговых цепей у плодовых мушек менее чем за одну секунду.

В опубликованной в Nature Materials демонстрации исследователи из Университета Райса, Университета Дьюка, Университета Брауна и Медицинского колледжа Бэйлора использовали магнитные сигналы для активации целевых нейронов, которые контролировали положение тела свободно движущихся плодовых мушек в вольере.

 создала беспроводную технологию для удаленной активации определенных мозговых цепей у плодовых мушек

«Для изучения мозга или лечения неврологических расстройств научное сообщество ищет инструменты, которые одновременно являются невероятно точными, но при этом минимально инвазивными», — сказал автор исследования Джейкоб Робинсон, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Райс и член Райс. Нейроинженерная инициатива. «Дистанционное управление избранными нейронными цепями с помощью магнитных полей — своего рода святой Грааль для нейротехнологий. Наша работа делает важный шаг к этой цели, поскольку она увеличивает скорость дистанционного магнитного управления, приближая ее к естественной скорости мозга».

Робинсон сказал, что новая технология активирует нейронные цепи примерно в 50 раз быстрее, чем лучшая ранее продемонстрированная технология магнитной стимуляции генетически определенных нейронов.

«Мы добились прогресса, потому что у ведущего автора Чарльза Себесты возникла идея использовать новый ионный канал, чувствительный к скорости изменения температуры», — сказал Робинсон. «Собрав вместе экспертов в области генной инженерии, нанотехнологий и электротехники , мы смогли собрать все воедино и доказать, что эта идея работает. Это была действительно командная работа ученых мирового класса, с которыми нам посчастливилось работать».

Исследователи использовали генную инженерию для экспрессии специального теплочувствительного ионного канала в нейронах, который заставляет мух частично расправлять крылья, что является обычным жестом спаривания. Затем исследователи вводили магнитные наночастицы, которые можно было нагревать с помощью приложенного магнитного поля. Верхняя камера наблюдала за мухами, когда они свободно бродили по ограждению на электромагните. Изменяя поле магнита определенным образом, исследователи могли нагревать наночастицы и активировать нейроны. Анализ видеозаписей экспериментов показал, что мухи с генетическими модификациями принимали положение с расправленными крыльями примерно через полсекунды после изменения магнитного поля.

Робинсон сказал, что способность активировать генетически ориентированные клетки в точное время может стать мощным инструментом для изучения мозга, лечения болезней и разработки технологии прямой связи между мозгом и машиной.

Робинсон является главным исследователем MOANA, амбициозного проекта по разработке технологии гарнитуры для нехирургической беспроводной связи между мозгом. Сокращенно от «магнитный, оптический и акустический нейронный доступ», MOANA стремится разработать технологию гарнитуры, которая может как «считывать» или декодировать нейронную активность в зрительной коре головного мозга одного человека, так и «записывать» или кодировать эту активность в мозгу другого человека. Примером последней является магнитогенетическая технология.

Команда Робинсона работает над тем, чтобы частично восстановить зрение у слепых пациентов. Стимулируя части мозга, связанные со зрением, исследователи MOANA надеются дать пациентам чувство зрения, даже если их глаза больше не работают.

«Долгосрочная цель этой работы — создать методы активации определенных областей мозга у людей в терапевтических целях без хирургического вмешательства», — сказал Робинсон. «Чтобы достичь естественной точности мозга, нам, вероятно, нужно уменьшить время отклика до нескольких сотых долей секунды. Так что еще многое предстоит сделать».

 Представлена беспроводная активация целевых цепей мозга менее чем за одну секунду

Теги: биотехнологии

В тренде