امروز قصد داریم شما را با تراشه مغزی شرکت نورالینک آشنا کنیم. ایمپلنت های مغزی، که اغلب به عنوان ایمپلنت های عصبی شناخته می شوند، ابزارهای تکنولوژیکی هستند که مستقیماً به مغز یک سوژه بیولوژیکی متصل می شوند. معمولاً روی سطح مغز قرار می گیرند یا به قشر مغز متصل می شوند. هدف مشترک کاشت‌های مغزی مدرن و تمرکز بسیاری از تحقیقات کنونی، ایجاد یک پروتز زیست‌پزشکی است که مناطقی در مغز را که پس از سکته مغزی یا سایر آسیب‌های سر دچار اختلال شده‌اند، دور می‌زند. اگر می خواهید بیشتر با تراشه مغزی شرکت نورالینک آشنا شوید، تا انتهای متن با ما همراه باشید.
تراشه مغزی چیست؟
ایمپلنت‌های مغزی سیگنال‌های تک‌نرون‌ها یا گروه‌هایی از نورون‌ها (شبکه‌های عصبی بیولوژیکی) در مغز را به‌طور الکتریکی تحریک می‌کنند، مسدود می‌کنند یا ضبط می‌کنند. (یا هر دو را به طور همزمان ضبط و تحریک می‌کنند). این روش را انسداد واگ داخل شکمی می نامند. این کار فقط در جایی انجام می شود که ارتباط عملکردی این نورون ها تقریباً شناخته شده باشد.
به دلیل پیچیدگی پردازش عصبی و عدم دسترسی به سیگنال‌های مرتبط با پتانسیل عمل با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری عصبی، کاربرد ایمپلنت‌های مغز تا پیشرفت‌های اخیر در فیزیولوژی عصبی و قدرت پردازش کامپیوتری به طور جدی محدود شده است. همچنین تحقیقات زیادی در مورد شیمی سطح ایمپلنت‌های عصبی در تلاش برای طراحی محصولاتی انجام می‌شود که تمام اثرات منفی یک ایمپلنت فعال روی مغز و بدن می‌تواند بر عملکرد ایمپلنت داشته باشد را به حداقل برساند. تراشه مغزی شرکت نورالینک کاربردهای زیادی دارد.
محققان همچنین در حال بررسی طیف وسیعی از سیستم های تحویل، مانند استفاده از وریدها، برای تحویل این ایمپلنت ها بدون جراحی مغز هستند. با بسته ماندن جمجمه، بیماران می‌توانند ایمپلنت‌های عصبی خود را بدون خطر تشنج، سکته مغزی یا اختلالات عصبی دائمی دریافت کنند، که همه اینها می‌تواند ناشی از جراحی باز مغز باشد.
مزایای تراشه مغزی چیست؟
تحقیقات در زمینه جایگزینی حسی از سال 1970 پیشرفت قابل توجهی داشته است. به خصوص در بینایی، به دلیل آگاهی از عملکرد سیستم بینایی، ایمپلنت های چشمی (اغلب شامل برخی از کاشت های مغزی یا نظارت) با موفقیت نشان داده شده است. برای شنوایی، از کاشت حلزون برای تحریک مستقیم عصب شنوایی استفاده می شود. عصب دهلیزی بخشی از سیستم عصبی محیطی است، اما رابط آن مشابه ایمپلنت های مغزی واقعی است. تمامی تراشه مغزی شرکت نورالینک به هم مرتبط هستند.
استفاده از سیستم های میکروالکترومکانیکی روی تراشه (MEMS) در زمینه پزشکی در سال های اخیر توجه فزاینده ای را به خود جلب کرده است. بهبود مستمر فناوری‌های ریزماشین کاری و میکروالکترونیک و تعمیق همزمان دانش در مورد مکانیسم‌های سلولی و مولکولی در علوم زیستی، توسعه نسل‌های جدید MEMS را به عنوان ابزارهای علمی، تشخیصی و درمانی هدایت می‌کند.
ریزتراشه‌ها برای ثبت فعالیت‌های عصبی در چند سایت جزو اولین مواردی بودند که معرفی شدند و اکنون یک فناوری در حال گسترش را نشان می‌دهند با پتانسیل زیادی برای کاربردهای جدید. از بدو تولد، این فناوری دستخوش پیشرفتی تدریجی شده است و اکنون به طور گسترده توسط دانشمندان علوم اعصاب برای ثبت نورون‌های زنده در شرایط آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفته است.
پتانسیل این ریزتراشه ها به چه صورت است؟
اخیراً، ما به افزایش استفاده از ریزتراشه‌های قابل کاشت به‌عنوان پروب‌های عصبی برای بررسی مدارهای مغزی “in vivo” کمک کرده‌ایم، در حالی که، به طور موازی، پتانسیل آنها برای کاربردهای پروتز عصبی در پستانداران غیر انسانی با موفقیت نشان داده شده است و در بالینی ارزیابی شده است. تمامی تراشه مغزی شرکت نورالینک پتانسیل خاص خود را دارند.
چند برابر شدن رویکردها و مثال‌هایی از کاربردهایی که مبتنی بر تعامل و ارتباطات تراشه به مغز است، ما را بر آن داشته است تا تعریفی جامع برای این دسته از دستگاه‌های هیبریدی ارائه کنیم. رابط‌های تراشه‌های مغزی (BCHIs) به‌عنوان اصطلاحی برای شناسایی سیستم‌های ترکیبی پیشنهاد شده‌اند که در آن MEMS مبتنی بر تراشه، مسیرهای ارتباطی را از طریق تعامل فیزیکی نزدیک با سلول‌های مغز ایجاد می‌کند، چه در شرایط آزمایشگاهی و چه در داخل بدن.
علیرغم این واقعیت که بیشتر BCHI ها مبتنی بر سیگنال دهی الکتریکی بین نورون ها و حسگرهای میکروالکترونیک هستند، تعریف گسترده و جامعی از سایر رویکردهای تکنولوژیکی است. برای مثال شامل سایر ابزارهای فیزیکی مبادله اطلاعات، مانند ابزارهای مبتنی بر سیگنال های شیمیایی یا نوری است. علاوه بر این، این تعریف در نظر می‌گیرد که رابط می‌تواند در سطوح مختلف، چه در سلول‌ها یا مجموعه‌ها، رخ دهد، و این که ارتباط می‌تواند یک طرفه یا دو طرفه باشد.
سطوح رابط تراشه مغز
حداقل سه سطح اساسی از رابط تراشه مغز بر اساس مقیاس ابعادی موجودات بیولوژیکی درگیر شناسایی می شود: نورون ها، بافت و مغز. در حال حاضر، نورون‌ها اغلب با میکروالکترودهای فلزی، یا میکروترانسدیوسرهای الکتریکی عایق‌شده با اکسید (مانند EOSFET یا الکترولیت-اکسید-نیمه‌رسانا-خازن) ارتباط دارند تا فعالیت الکتریکی خود را در فرهنگ‌های جدا شده ثبت یا تحریک کنند.
این سطح اول رابط نشان می دهد که سلول های منفرد در حال تماس و سیگنال دادن به میکرودستگاه های اندازه سلول هستند. یک نمونه جدید و اصلی از چنین BCHI در پروژه طوفان مغزی پیشنهاد شد که در آن یک جفت الکتریکی محکم بین نورون ها و تراشه از طریق طلا به دست آمد. میکروالکترودهای میکروناخنی شکل که توسط نورون ها از طریق مکانیسم فاگوسیتوز مانند فرو برده می شوند. تراشه مغزی شرکت نورالینک بسیار عالی به کار خود ادامه می دهد.
در عوض، به لطف یک تراشه دارای یک آرایه چند ترانزیستور بزرگ (MTA)، همانطور که با شبکه های عصبی “در شرایط آزمایشگاهی” نشان داده شده است، می توان ضبط های با وضوح بالا در مقیاس بزرگ را از سلول های عصبی منفرد در یک شبکه به دست آورد. سطح دوم رابط، مفهوم برقراری تعامل با بافت مغز را اجرا می کند.
سخن پایانی
در این متن سعی کردیم شما را با تراشه مغزی شرکت نورالینک آشنا کنیم. این معمولاً با قرار دادن یک برش بافت به ضخامت چند صد میکرومتر در تماس با تراشه به دست می آید. ما به عنوان مثال، ضبط MTA برش‌هایی از هیپوکامپ موش را گزارش می‌کنیم. در این موارد، ریزدستگاه‌های منفرد از فعالیت جمعیتی از سلول‌ها به جای تک نورون‌ها نمونه‌برداری می‌کنند. سیگنال ها به شکل Local-Field-Potentials (LFPs)، فعالیت چند واحدی یا تک واحدی هستند.
