Punoglavci kiborzi s neuronskim implantatima

Bioinženjeri sa Sveučilišta Harvard osmislili su novi način implantacije fleksibilnih bioelektroničkih uređaja u embrije žaba, miševa i guštera, omogućujući im praćenje moždane aktivnosti dok se razvijaju.

Istraživači su pokazali da se uređaj može besprijekorno integrirati u mozak dok se razvija i bilježiti električnu aktivnost pojedinačnih moždanih stanica s preciznošću od milisekunde, bez utjecaja na normalan razvoj ili ponašanje embrija punoglavca.

Ovi takozvani 'kiborzi punoglavci' nude uvid u budućnost u kojoj bi se duboke misterije mozga mogle rasvijetliti, a bolesti koje se manifestiraju u ranom razvoju razumjeti i liječiti.

"Autizam, bipolarni poremećaj, shizofrenija, sve se to može pojaviti u ranim razvojnim fazama", rekao je Jia Liu, docent bioinženjeringa.  "Trenutno jednostavno ne postoji mogućnost mjerenja neuronske aktivnosti tijekom ranog neuronskog razvoja. Naša tehnologija će zaista omogućiti neistraženo područje".

U embrijima kralježnjaka, savijanje i širenje neuralne ploče u neuralnu cijev, koja je preteča mozga i leđne moždine, uključuje složene morfološke promjene tijekom milisekundnih vremenskih skala, rekao je Liu. Integracijom svog rastezljivog uređaja u neuralnu ploču, istraživači su pokazali da mogu stabilno i kontinuirano pratiti moždanu aktivnost tijekom svake sljedeće embrionalne faze.

U prošlosti su znanstvenici koristili 'patch-clamp' ili metalne elektrode umetnute u zrele mozgove kako bi s visokom rezolucijom zabilježili električnu aktivnost pojedinačnih neurona. Daljnji prodori u mikroelektronici sličnoj tkivu iz Liuovog prethodnog rada, učinili su snimanje mozga pojedinačnih stanica još manje invazivnim. Ipak, u potpuno razvijenim mozgovima, neuroni se međusobno povezuju u nanometarskim rezolucijama. Bez obzira na to koliko su moždane sonde mekane i male, njihova implantacija zahtijeva barem neko oštećenje neurona, rekao je Liu. 

Istraživači su napravili novu vrstu implantata od fluoriranih elastomera, koji su mekani poput biološkog tkiva, ali se mogu konstruirati u vrlo otporne elektroničke komponente koje mogu izdržati procese nanofabrikacije i sadržavati više senzora za snimanje moždane aktivnosti. 

Ovaj pristup bi se mogao pokazati ključnim u proširenju našeg razumijevanja neurorazvojnih poremećaja u budućnosti.