Yenilikler

Yeni teknoloji araştırmacıların beyni hassas ve esnek bir şekilde modüle etmesine olanak tanıyor

Parkinson hastalığı gibi insan beyni hastalıkları, beynin birden fazla bölgesinde hasara neden olur ve etkilenen tüm bölgelere aynı anda hassas ve esnek bir şekilde müdahale edebilecek teknoloji gerektirir. St. Louis’deki Washington Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, holografik akustik cihazı genetik mühendisliğiyle birleştirerek beyindeki etkilenen nöronları kesin olarak hedeflemelerine olanak tanıyan, invazif olmayan bir teknoloji geliştirdiler ve birden fazla hastalıklı beyin bölgesinde seçilen hücre türlerini hassas bir şekilde modüle etme potansiyeli yarattılar.

McKelvey Mühendislik Okulu’nda biyomedikal mühendisliği ve Tıp Fakültesi’nde nöroşirürji profesörü olan Hong Chen ve ekibi, genetik olarak seçilmiş nöronları değiştirmek için invazif olmayan giyilebilir bir ultrason cihazı kullanan bir teknik olan AhSonogenetics’i veya Airy-beam holografik sonogenetik’i yarattı. farelerin beyinlerinde. Kavram kanıtlama çalışmasının sonuçları yayınlandı Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı 17 Haziran.

AhSonogenetics, Chen’in grubunun son zamanlardaki ilerlemelerinden birkaçını tek bir teknolojide bir araya getiriyor. 2021’de kendisi ve ekibi, beyindeki genetik olarak seçilmiş nöronlara ultrasona duyarlı iyon kanalları içeren viral bir yapıyı iletmek için odaklanmış ultrason kullanan bir yöntem olan Sonogenetics’i başlattı. İyon kanallarını açan ve nöronları harekete geçiren küçük bir sıcaklık patlaması sağlamak için düşük yoğunluklu odaklanmış ultrason kullanıyorlar. Chen’in ekibi sonogenetiğin serbestçe hareket eden farelerin davranışlarını değiştirebileceğini gösteren ilk ekip oldu.

2022’de kendisi ve laboratuvarının üyeleri, Airy ışın özellikli ikili akustik metayüzey olarak bilinen ve ultrason ışınlarını manipüle etmelerine olanak tanıyan esnek ve çok yönlü bir araç tasarladı ve 3D olarak yazdırdı. Aynı zamanda insan ve hayvanların beyinlerindeki tanımlanmış nöronları noninvaziv ve hassas bir şekilde modüle etmek için ultrason ve genetik mühendisliğinin avantajlarını birleştiren Sonogenetics 2.0’ı da geliştiriyor. AhSonogenetics bunları nörodejeneratif hastalıklara müdahalede potansiyel bir yöntem olarak bir araya getiriyor.

Chen, “AhSonogenetics, invaziv prosedürler olmadan hassas ve esnek, hücre tipine özgü nöromodülasyonu mümkün kılarak, sağlam sinir devrelerini araştırmak için güçlü bir araç sağlıyor ve nörolojik bozukluklar için umut verici müdahaleler sunuyor” dedi.

Sonogenetik, araştırmacılara beyinleri tam olarak kontrol etmenin bir yolunu verirken, havadar ışın teknolojisi araştırmacıların ses dalgalarını bükerek veya yönlendirerek beyin içinde yüksek uzaysal çözünürlükle rastgele ışın desenleri oluşturmasına olanak tanır. 2022 yılında McKelvey Engineering’den biyomedikal mühendisliği alanında doktora derecesi alan doktora sonrası araştırma görevlisi Yaoheng (Mack) Yang, teknolojinin araştırmacılara üç benzersiz avantaj sağladığını söyledi.

Yang, “Havalı ışın, bize geleneksel teknolojiye göre daha küçük bir bölgeyi hassas bir şekilde hedeflemeyi, hedeflenen beyin bölgelerine yönlendirme esnekliğini ve birden fazla beyin bölgesini aynı anda hedeflemeyi sağlayabilen teknolojidir” dedi.

Chen ve ekibi, eski bir doktora sonrası araştırma görevlisi olan ilk yazarlar Zhongtao Hu ve Yang da dahil olmak üzere, her bir Airy-ışını metayüzeyini, farklı uygulamalar ve beyindeki kesin konumlar için tasarlanmış giyilebilir ultrason cihazlarının temeli olarak ayrı ayrı tasarladı.

Chen’in ekibi tekniği Parkinson hastalığının bir fare modeli üzerinde test etti. AhSonogenetics ile tek bir farede iki beyin bölgesini aynı anda uyarmayı başardılar ve birden fazla implant veya müdahale ihtiyacını ortadan kaldırdılar. Bu uyarım, fare modelinde yavaş hareketler, yürüme güçlüğü ve donma davranışları da dahil olmak üzere Parkinson ile ilişkili motor eksikliklerini hafifletti.

Ekibin Airy-beam cihazı, cihazın tasarımını belirli beyin konumlarını hedef alacak şekilde uyarlamanın yanı sıra, hedef konumları tek bir beyinde ayarlama esnekliğini de içeren sonogenetiğin bazı sınırlarının üstesinden geliyor.

Hu, yapımı yaklaşık 50 dolar olan cihazın, çeşitli beyin boyutlarına uyacak şekilde boyutlandırılabileceğini ve potansiyel uygulamalarını genişletebileceğini söyledi.

Hu, “Bu teknoloji, farklı beyin bölgelerini esnek bir şekilde hedefleyebilme yeteneği nedeniyle sinirbilim araştırmalarını hızlandırmak için bir araştırma platformu olarak kullanılabilir” dedi. “Uygun fiyat ve üretim kolaylığı, nöromodülasyon uygulamaları için önerdiğimiz cihazlarımızın araştırma topluluğu tarafından yaygın olarak benimsenmesinin önündeki engelleri azaltıyor.”

Kaynak ve İleri Okuma: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/06/240617173727.htm

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu