Các nhà nghiên cứu đã thiết kế một thiết bị thăm dò thần kinh siêu mỏng, linh hoạt và ít xâm lấn nhất. Thiết bị này không chỉ có thể ghi lại hoạt động thần kinh mà còn sử dụng ánh sáng để kích thích các nhóm tế bào thần kinh cụ thể.
Được mô tả trong một nghiên cứu mới trên tạp chí Nature Communications, đầu dò này có chiều rộng xấp xỉ 1{0}}1/5 sợi tóc người và rất phù hợp-để nghiên cứu các vùng nhỏ, di động của hệ thần kinh, chẳng hạn như tủy sống hoặc dây thần kinh ngoại biên (các dây thần kinh bên ngoài não và tủy sống truyền thông tin giữa não và phần còn lại của cơ thể).
Đây là lúc bạn cần một đầu dò rất nhỏ, linh hoạt có thể được cấy vào giữa các đốt sống để tạo kết nối với tế bào thần kinh và có thể uốn cong khi tủy sống di chuyển", đồng tác giả cấp cao Axel Nimmerjahn, phó giáo sư tại Trung tâm Quang tử sinh học nâng cao Waitt tại Viện nghiên cứu sinh học Salk ở Hoa Kỳ, cho biết.
Các đầu dò thần kinh cũng có thể được cấy ghép trong thời gian dài hơn vì chúng tương thích hơn với các mô sinh học và ít có khả năng kích hoạt phản ứng miễn dịch hơn.
Donald Sirkis, giáo sư về kỹ thuật nano tại Trường Kỹ thuật Jacobs và là-đồng tác giả cấp cao của nghiên cứu, cho biết: "Đối với các giao diện thần kinh mãn tính, bạn cần một thiết bị thăm dò lén lút - thứ mà cơ thể thậm chí không biết là có ở đó nhưng vẫn có thể giao tiếp với các tế bào thần kinh." Tại Đại học California, San Diego.
Điều khiến đầu dò này khác biệt với các đầu dò siêu mỏng, linh hoạt hiện có khác là nó bao gồm một kênh điện và một kênh quang, cho phép nó ghi lại hoạt động điện của tế bào thần kinh và sử dụng ánh sáng để kích thích các nhóm tế bào thần kinh cụ thể.
Việc có được chế độ kép - ghi điện và kích thích quang học - trong một diện tích nhỏ như vậy là một sự kết hợp độc đáo," Sirbuly giải thích.
Đầu dò thần kinh mới là một thành tựu kỹ thuật thông minh.
Kênh điện chứa một điện cực polymer siêu mỏng (có thể dẫn điện), trong khi kênh quang chứa sợi quang siêu mỏng truyền ánh sáng. Việc đưa cả hai vào cùng một đầu dò thần kinh đòi hỏi một số kỹ thuật rất thông minh.
Các kênh phải được cách nhiệt để tránh gây nhiễu lẫn nhau khi lắp vào microprobe có đường kính chỉ từ 8 đến 14 micron. Các nhà nghiên cứu cũng phải đảm bảo rằng các đầu dò linh hoạt, bền, tương thích sinh học và có khả năng hoạt động tốt như các đầu dò thần kinh hiện đại-hiện tại.
Sau khi được chế tạo, các đầu dò thần kinh được cấy vào não của chuột sống trong tối đa một tháng, trong thời gian đó chúng hầu như không gây viêm mô não.
Những đầu dò này có thể ghi lại hoạt động điện của tế bào thần kinh với độ nhạy cao và cũng có thể được sử dụng để kích thích tế bào thần kinh ở vỏ não chuột di chuyển râu của chúng.
Hiện tại, chúng ta biết rất ít về cách thức hoạt động của tủy sống, cách nó xử lý thông tin và hoạt động thần kinh của nó bị gián đoạn hoặc bị tổn thương như thế nào trong một số tình trạng bệnh nhất định”, Nimmerjahn nói.
Ghi âm từ các cấu trúc động và nhỏ bé như vậy luôn là một thách thức kỹ thuật. Chúng tôi tin rằng các đầu dò của chúng tôi và các mảng thăm dò trong tương lai có tiềm năng đặc biệt giúp chúng tôi nghiên cứu tủy sống - không chỉ để hiểu nó ở cấp độ cơ bản mà còn có khả năng điều chỉnh hoạt động của nó.
Hơn nữa, vì có thể đạt được các vi sợi có độ dài gần như bất kỳ nên quy trình sản xuất có thể được sử dụng để phát triển các đầu dò thần kinh có thể tiếp cận các vùng não sâu hơn. Tuy nhiên, do độ cứng của đầu dò giảm khi tăng chiều dài nên có thể cần phải thay đổi thiết kế - chẳng hạn như lớp phủ đường hòa tan hoặc lớp polyme cứng - để tránh bị uốn cong.
