برقراری ارتباط با سیستم عصبی

توسط نانوالیاف کربنی

درک دانشمندان از پردازش شبکه‌ی عصبی به‌وسیله‌ی آرایه‌ی میکروالکترودی(MEA) که توانایی ثبت هم‌زمان فعالیت چندین سلول عصبی را دارند، آسان شده‌است

«مهندسی عصبی» یک زمینه‌ی بین‌رشته‌ای است که بر پایه‌ی مهارت‌های علوم تجربی و محاسبه‌های عصبی، عصب‌شناسی بالینی، پردازش سیگنال‌های بافت‌های عصبی زنده، مهندسی کامپیوتر، مهندسی بافت عصبی، علم مواد و فناوری نانو استوار است.

به گزارش ایسنا، اندام‌های مصنوعی عصبی که به بافت صدمه‌دیده اضافه می‌شوند، باید توانایی دو عمل مهم را داشته باشند: تحریک سیستم عصبی و ثبت فعالیت آن.

به همین دلیل مهندسان باید درک کاملی از سازوکارهای بنیادی انتقال پیام‌های سلولی از طریق انتقال‌های سیناپسی سیستم‌های عصبی و پس از آن توسعه‌ی فناوری‌هایی برای تکرار آن‌ها با ابزارهای مصنوعی داشته باشند.

درک دانشمندان از پردازش شبکه‌ی عصبی به‌وسیله‌ی آرایه‌ی میکروالکترودی(MEA) که توانایی ثبت هم‌زمان فعالیت چندین سلول عصبی را دارند، آسان شده‌است.

دکتر «بارکلی موریسون» (Barclay Morrison) گفت: ما نوع جدیدی از MEAها را معرفی کردیم که جنس آن‌ها از فلز نیست؛ بلکه از نانوالیاف کربنی‌ای تشکیل شده‌ که به‌ طور عمودی ردیف شده‌اند. بر عکسِ آرایه‌های مسطح مرسوم، نانوالیاف کربنی یک ساختار غیر مسطح جدید با نسبت طول به عرض بالا را تشکیل می‌دهند که فرصت‌های بی‌نظیری برای بررسی پدیده‌های درون سلولی و بین سلولی فراهم می‌کنند. علاوه براین، این آرایه‌ها هم می‌توانند به‌عنوان فصل مشترک سلول‌های بافت سالم به کار روند و هم توانایی تحریک و ثبت پتانسیل‌های کنشی را دارند.

برای ثبت فعالیت‎های الکتریکی، یک تکه از بافت زنده‌ی «هیپوکامپال» برروی ردیفی از نانوالیاف کربنی گذاشته شده و به الکترودها اجازه نفوذ به بافت داده شد، سپس پاسخ‌های رسیده از محرک استفاده‌شده برای الکترودها را ثبت کردند. در زمینه‌ی مهندسی عصبی، الکترودهای کربنی چندین مزیت نسبت به الکترودهای دیگر دارند.

هدفی که این پژوهش در دراز مدت دنبال می‎کند، نشان‌ دهنده‌ی توانایی اندازه‎گیری سیگنال‌های الکتروفیزیولوژیکی و تمرکز انتقال‌دهنده‎های عصبی با استفاده از میکروالکترودهای جدید است.

«موریسون» (Morrison) امیدوار است که این توانایی در نهایت به بهبود پروتزهای عصبی بینجامد و به شکلی فعالیت، سلامت و سازگاری مناسبی را با بافت مورد نظر برقرار کند.

آرایه‎های میکروالکترودهای حسی می‎توانند درک پایه‎ای دینامیک شبکه‌ی عصبی، نحوه‌ی برقراری ارتباط سلول‌های عصبی با یکدیگر، خواص مختلفی از این شبکه‌ی عصبی و نحوه‌ی عملکرد مغز را برای ما افزایش دهد.

از این توانایی حسگرهای دوجانبه در پروتزهای عصبی هم می‎توان استفاده کرد. اگر چه الکترودهای مبتنی بر کربن ممکن است به‌منظور تخصصی عمل کردن برای برخی نمونه‎هایی که به‌راحتی اکسید می‎شوند، با آنزیم‌ها عا‌مل‌دار شوند؛ اما فرایند عامل‌دار کردن الکترودها برای نمونه‎هایی که به‌سختی اکسید می‎شوند،یک مشکل حل‌نشده است.