อุปกรณ์อิเล็กโทรดแบบผุดขึ้นสามารถช่วยในการทำแผนที่ 3 มิติของสมองได้ วันที่: 24 มกราคม 2566

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับส่วนต่อประสานของระบบประสาทภายในสมองมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจความชรา การเรียนรู้ ความก้าวหน้าของโรค และอื่นๆ วิธีการที่มีอยู่สำหรับการศึกษาเซลล์ประสาทในสมองของสัตว์เพื่อทำความเข้าใจสมองของมนุษย์ให้ดีขึ้น ล้วนมีข้อจำกัด ตั้งแต่การรุกรานมากเกินไปไปจนถึงการตรวจจับข้อมูลที่ไม่เพียงพอ อุปกรณ์อิเล็กโทรดป๊อปอัพที่พัฒนาขึ้นใหม่สามารถรวบรวมข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์และการโต้ตอบระหว่างกัน ในขณะที่จำกัดโอกาสที่เนื้อเยื่อสมองจะถูกทำลาย นักวิจัยที่นำโดย Huanyu "Larry" Cheng, James L. Henderson, Jr. Memorial รองศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์วิศวกรรมและกลศาสตร์ในวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ ได้เผยแพร่ผลงานของพวกเขาในnpj Flexible Electronics "เป็นเรื่องท้าทายที่จะเข้าใจความเชื่อมโยงระหว่างเซลล์ประสาทจำนวนมากภายในสมอง" เฉิงกล่าว "ในอดีต ผู้คนพัฒนาอุปกรณ์ที่วางบนเยื่อหุ้มสมองโดยตรงเพื่อตรวจจับข้อมูลบนชั้นผิว ผู้บาดเจ็บ ซึ่งมีการบุกรุกน้อยกว่า แต่ถ้าไม่ใส่อุปกรณ์เข้าไปในสมอง การตรวจจับข้อมูลระหว่างเยื่อหุ้มสมองก็เป็นเรื่องท้าทาย" เพื่อตอบสนองต่อข้อจำกัดนี้ นักวิจัยได้พัฒนาอิเล็กโทรดที่ใช้โพรบซึ่งสอดเข้าไปในสมอง ปัญหาของวิธีนี้คือเป็นไปไม่ได้ที่จะได้เลย์เอาต์ 3 มิติของเซลล์ประสาทและสมองโดยไม่ต้องใช้โพรบหลายตัว ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะวางบนพื้นผิวที่ยืดหยุ่นได้และอาจทำลายเนื้อเยื่อสมองมากเกินไป "เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เราใช้การออกแบบป๊อปอัพ" เฉิงกล่าว "เราสามารถสร้างเซ็นเซอร์อิเล็กโทรดที่มีความละเอียดและประสิทธิภาพเทียบเคียงได้กับการผลิตที่มีอยู่เดิม แต่ในขณะเดียวกัน เราสามารถทำให้อิเล็กโทรดเหล่านี้ปรากฏขึ้นในรูปทรงเรขาคณิต 3 มิติก่อนที่จะใส่เข้าไปในสมองได้ พวกมันคล้ายกับหนังสือป๊อปอัพสำหรับเด็ก : คุณมีรูปร่างแบน จากนั้นคุณใช้แรงอัด มันแปลง 2D เป็น 3D ให้อุปกรณ์ 3D ที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับ 2D" นักวิจัยกล่าวว่า นอกจากการออกแบบที่ไม่เหมือนใครซึ่งปรากฏขึ้นเป็นสามมิติหลังจากใส่เข้าไปในสมองแล้ว อุปกรณ์ของพวกเขายังใช้การผสมผสานของวัสดุที่ไม่เคยมีการใช้งานด้วยวิธีนี้มาก่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาใช้โพลีเอธิลีนไกลคอลซึ่งเป็นวัสดุที่เคยใช้มาก่อน เป็นสารเคลือบที่เข้ากันได้ทางชีวภาพเพื่อสร้างความแข็ง ซึ่งไม่ใช่จุดประสงค์ที่เคยใช้มาก่อน “ในการใส่อุปกรณ์เข้าไปในสมอง จะต้องมีความแข็ง แต่หลังจากใส่อุปกรณ์เข้าไปในสมองแล้ว จำเป็นต้องมีความยืดหยุ่น” กี จุน หยู ผู้เขียนร่วมจากมหาวิทยาลัยยอนเซในสาธารณรัฐเกาหลีกล่าว "ดังนั้นเราจึงใช้การเคลือบที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งให้ชั้นนอกที่แข็งบนอุปกรณ์ เมื่ออุปกรณ์อยู่ในสมอง สารเคลือบแข็งนั้นจะละลาย ทำให้คืนความยืดหยุ่นในเบื้องต้น การรวมโครงสร้างวัสดุและรูปทรงเรขาคณิตของอุปกรณ์นี้เข้าด้วยกัน เราจะ สามารถรับข้อมูลจากสมองเพื่อศึกษาการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาท 3 มิติได้"