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L'innesto minuscolo del cervello può senza fili essere ricaricato per gestire i circuiti del cervello

Un gruppo di ricercatori di KAIST ed i collaboratori hanno costruito un innesto minuscolo del cervello che può senza fili essere ricaricato dall'esterno dell'organismo per gestire i circuiti del cervello per i lungi periodi di tempo senza sostituzione della batteria.

L'unità è costruita con polimeri ultra-morbidi e bio--compiacenti per contribuire a fornire la compatibilità a lungo termine il tessuto. Innestato con il LED micrometro di taglia (equivalente alla dimensione di un granulo di sale) montato sulle sonde ultrasottili (lo spessore dei capelli umani), può senza fili manipolare i neuroni dell'obiettivo nel cervello profondo facendo uso di indicatore luminoso.

Questo studio, piombo dal professor Jae-Woong Jeong, proviene un passo avanti dall'unità che neurale dell'innesto testa-montata wireless si è sviluppato nel 2019. Quella versione precedente ha potuto consegnare indefinitamente le droghe multiple ed il trattamento leggero di stimolo senza fili usando uno smartphone. Per più, cellule cerebrali di manipolazione da Smartphone.

Per la nuova versione migliorata, il gruppo di ricerca ha fornito un sistema optoelettronico completamente impiantabile e molle che può gestire a distanza e selettivamente da uno smartphone. Questa ricerca è stata pubblicata il 22 gennaio 2021 nelle comunicazioni della natura.

La tecnologia di carico del nuovo wireless indirizza le limitazioni degli innesti correnti del cervello. Le tecnologie impiantabili wireless dell'unità recentemente sono diventato popolari poichè alternative agli innesti legati convenzionali, perché contribuiscono a minimizzare lo sforzo e l'infiammazione in animali libero-muoventesi durante il cervello studia, che a loro volta migliorano la vita delle unità.

Tuttavia, tali unità richiedono gli ambulatori intermittenti di sostituire le batterie scaricate, o le impostazioni wireless speciali ed ingombranti di potenza, che limitano le opzioni sperimentali come pure la scalabilità degli esperimenti sugli animali.

“Questa unità potente elimina la necessità per gli ambulatori dolorosi supplementari di sostituire una batteria esaurita nell'innesto, permettendo neuromodulatore cronico senza cuciture,„ ha detto il professor Jeong. “Crediamo che la stessa tecnologia di base possa applicarsi ai vari tipi di innesti, compreso gli stimolatori profondi del cervello ed agli stimolatore cardiaci cardiaci e gastrici, per diminuire il carico sui pazienti per uso a lungo termine all'interno dell'organismo.„

Per permettere caricarsi wireless ed ai comandi della batteria, i ricercatori hanno sviluppato un circuito minuscolo che integra una mietitrice wireless di energia con un'antenna di spirale e un chip a bassa energia di Bluetooth. Un campo magnetico alternante può penetrare in modo innocuo attraverso il tessuto e genera l'elettricità dentro l'unità per caricare la batteria. Poi l'innesto a pile di Bluetooth consegna i reticoli programmabili di indicatore luminoso alle cellule cerebrali facendo uso di uno smartphone “di facile impiego„ app per controllo in tempo reale del cervello.

Questa unità può essere gestita dovunque ed in qualunque momento manipolare i circuiti neurali, che le rende uno strumento altamente versatile per lo studio delle funzioni del cervello.„

Choong Yeon Kim, autore principale di studio e ricercatore, l'istituto avanzato della Corea di scienza e tecnologia

I neuroscenziati hanno collaudato con successo questi innesti in ratti ed hanno dimostrato la loro capacità di sopprimere dal il comportamento indotto da cocaina dopo che i ratti sono stati iniettati con cocaina. Ciò è stata raggiunta da stimolo leggero preciso dei neuroni pertinenti dell'obiettivo nei loro cervelli facendo uso al del LED controllato a Smartphone. Ancora, la batteria negli innesti potrebbe essere ricaricata ripetutamente mentre i ratti stavano comportando liberamente, così minimizzando tutta l'interruzione fisica agli esperimenti.

“La batteria wireless che ricarica fa le procedure sperimentali molto più di meno complicate,„ ha detto l'autore Jeong minimo Ku, un ricercatore del co-cavo all'istituto universitario dell'università di Yonsei di medicina.

“Il fatto che possiamo gestire un comportamento specifico degli animali, consegnando stimolo leggero nel cervello appena con una manipolazione semplice dello smartphone app, guardante gli animali liberamente mobili vicino, è molto interessante e stimola molta immaginazione,„ ha detto Jeong-Hoon Kim, un professore della fisiologia all'istituto universitario dell'università di Yonsei di medicina. “Questa tecnologia faciliterà i vari viali della ricerca del cervello.„

I ricercatori ritengono che questa tecnologia dell'innesto del cervello possa piombo alle nuove opportunità per la ricerca del cervello e l'intervento terapeutico alle malattie dell'ossequio nel cervello ed in altri organi.

Source:
Journal reference:

Kim, C. Y., et al. (2021) Soft subdermal implant capable of wireless battery charging and programmable controls for applications in optogenetics. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-20803-y.