نانوحسگرهای کوچکی ساخته شده‌اند که به وسیله تزریق به خون، به مغز رسیده و سیگنالهای الکتریکی حاصل از سلولهای عصبی را به سیگنالهای نوری قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کنند.
محققان سنسورهایی در مقیاس نانو تولید کرده اند که می تواند به بدن تزریق شود تا با استفاده از نور، فعالیت مغز را ردیابی کند. این رویکرد می تواند روزی راهی جدید برای مطالعه مغز یا ارزیابی عملکرد مغز بیماران بدون نیاز به جراحی یا دستگاه های کاشته شده ارائه دهد.
A. Ali Yanik علی یانیک از دانشگاه کالیفرنیا در سانتا کروز، در کنگره مجازی تصویربرداری OSA و اپتیک کاربردی که از 19 تا 23 ژوئیه برگزار شد، گزارشی از این فناوری به نام NeuroSWARM3 ارائه خواهد داد.
یانیک در این مورد میگوید: "NeuroSWARM3 می تواند سیگنالهای همراه افکار را به سیگنالهای قابل اندازه گیری از راه دور برای ارتباط بین مغز و ماشین با دقت بالا تبدیل کند، این فناوری برای افراد مبتلا به ناتوانی های جسمی میباشد، و آنها را قادر میسازد تا به طور موثر با دنیای خارج ارتباط برقرار کنند و فناوری اسکلت بیرونی پوشیدنی را برای غلبه بر محدودیت های بدن کنترل کنند. همچنین می تواند سیگنالهای اولیه بیماری های عصبی را ثبت کند."
این روش جدیدی را برای نظارت بر فعالیت الكتریكی مغز با استفاده از یك ردیابی سیستم روی نانوذره ارائه می دهد كه از نظر اندازه قابل مقایسه با ذره ویروسی است. نورون ها از سیگنال های الکتریکی برای انتقال اطلاعات به یکدیگر استفاده می کنند و این سیگنال ها را برای فکر، حافظه و حرکت بسیار مهم می کنند.
روشهای زیادی برای ردیابی فعالیت الکتریکی مغز وجود دارد، اما بیشتر آنها نیاز به جراحی یا دستگاههای کاشته شده برای نفوذ به جمجمه و رابط مستقیم آنها با سلولهای عصبی دارند.
این روش جدید شامل وارد کردن نانوذرات الکتروپلاسمونیک مهندسی شده به مغز است که سیگنال های الکتریکی را به سیگنال های نوری تبدیل می کند و اجازه می دهد فعالیت مغز با یک آشکارساز نوری از خارج بدن ردیابی شود.
این نانوذرات از یک هسته اکسید سیلیکون به ابعاد 63 نانومتر با یک لایه نازک از پلی (3 ، 4-اتیلن دیوکسی تیوفن) و یک پوشش طلایی به ضخامت 5 نانومتر تشکیل شده است. از آنجا که پوشش این نانوذرات به آنها اجازه می دهد از سد مغز خون عبور کنند، می توانند به جریان خون یا مستقیم به مایع مغزی نخاعی تزریق شوند.
نانوحسگرها پس از ورود به مغز، نسبت به تغییرات موضعی در میدان الکتریکی بسیار حساس هستند. در آزمایش های آزمایشگاهی، نمونه های اولیه آزمایشگاهی NeuroSWARM3 توانستند نسبت سیگنال به نویز بیش از 1000 را تولید کنند، سطحی از حساسیت است که برای تشخیص سیگنالهای الکتریکی حاصل از شلیک نورون‌ها مناسب است
یانیک در ادامه افزود است : "ما در استفاده از پلیمرهای الکتروکرومیک (به عنوان مثال PEDOT: PSS) برای تشخیص نوری (بی سیم) سیگنال های الکتروفیزیولوژیک پیشگام بودیم، مواد الکتروکرومیک با ویژگی های نوری که می توانند به طور برگشت پذیر توسط یک میدان خارجی تعدیل شوند، به طور معمول برای کاربردهای شیشه ای / آینه ای هوشمند استفاده می شود."
NeuroSWARM3 را می توان به عنوان یک آنتن پلاسمونیک بارگذاری شده با الکتروکرومیک در مقیاس نانو در نظر گرفت که به صورت معکوس کار می کند: به جای اعمال یک ولتاژ شناخته شده، ویژگی های نوری آن توسط سلول های الکتروژنیک در مجاورت آن تنظیم می شود. از این رو، فناوری NeuroSWARM3 توانایی تشخیص سیگنال بیوالکتریک دور را در یک دستگاه نانوذره منفرد فراهم می کند که تغذیه بی سیم، تشخیص سیگنال الکتروفیزیولوژیک و قابلیت پخش اطلاعات را در ابعاد نانو مقیاس دارد.
سیگنال های نوری تولید شده توسط ذرات NeuroSWARM3 را می توان از خارج مغز با استفاده از نور مادون قرمز نزدیک به طول موج بین 1000-1700 نانومتر تشخیص داد. نانوذرات بدون نیاز به منبع تغذیه یا سیم می توانند به طور نامحدود کار کنند.
محققان دیگر با استفاده از نقاط کوانتومی طراحی شده برای پاسخ به میدان های الکتریکی، رویکرد مشابهی را کشف کرده اند. با مقایسه این دو فناوری، محققان دریافتند NeuroSWARM3 سیگنال نوری تولید می کند که چهار مرتبه بزرگتر است. برای تولید سیگنال قابل مقایسه، نقاط کوانتومی به ده برابر شدت نور بیشتر و صد برابر کاوشگر نیاز دارند.
یانیک گفت: "هنوز در مراحل اولیه این فناوری جدید هستیم؛ اما فکر می‌کنم پایه‌ی خوبی داریم که روی آن کار کنیم. هدف بعدی ما آغاز آزمایش‌های حیوانی است."
های فن تک از شما دعوت میکند جهت بحث در مورد این مقاله ، دیدگاه خود را به اشتراک بگذارید