Újabb mérföldkő az agykutatás területén

Az emberi agy működését már évtizedek óta kutatják, azonban még ma is a szervezetünk egyik legrejtélyesebb szervének számít. Több, mint 80 milliárd idegsejt dolgozik nap mint nap összehangolva – kapcsolatok százezermilliárdját létrehozva – annak érdekében, hogy kontroll alatt tartsa a szervezet működését.  Így nem csoda, hogy a működését még mindig nem teljesen értik a tudósok. A Cornell Egyetem Elektrotecnika és Számítástechnika karának kutatói azonban egy hatalmas lépést tettek az agy feltérképezése felé, egy általuk fejlesztett apró neurális implantátumnak köszönhetően, ami kulcsa lehet a megértésnek. A neve MOTE: microscale optoelectronic tetherless electrode.

A működése legalább olyan izgalmas, mint az elnevezése

A vezeték nélküli elektróda még a sószemnél is kisebb, így minimális beavatkozással telepíthető. A 300 mikron hosszú és 70 mikron széles eszköz akár egy éven keresztül is képes monitorozni az agyi aktivitást – vörös és infravörös fényimpulzusokkal kommunikálva. Ez különösen nagy szó, mivel a jelenlegi agyi implantátumok rövid élettartammal rendelkeznek, ráadásul nem vezeték nélküliek, így korlátozzák a szabad mozgást is.

A miniatűr szerkezetben alumínium-gallium-arzenid félvezető dióda biztosítja a tápellátást: elnyeli a fényt, majd az energiát adatküldésre fordítja. Mindeközben pedig egy erősítő és optikai kódoló gondoskodik arról, hogy minél tisztább információt kapjunk az agy elektromos aktivitásáról.

Ezt olvastad már?

MA TE mit eszel? Nutri-Score, avagy az élelmiszerek keserédes energiacímkéje

D-vitamin: a hiány jelei és a hatékony pótlás

Az első alanyok sikere

A kutatók először sejtkultúrákon, majd pedig egereken kísérleteztek – mindkét esetben sikeresen. Az implantátum egy teljes évig rögzítette az idegsejtek által küldött jeleket és figyelte a szinaptikus aktivitást. 

Ráadásul az egészségre sem volt károsító hatással – az állatok épek maradtak és mellékhatások nélkül élték át az időszakot. 

Az eszköz jövőbeni felhasználása

Az implantátumok új ajtókat nyithatnak az agykutatás területén – az általuk nyert információk pedig óriási fejlődési lehetőséget jelentenek. Segítségükkel a szakemberek képesek lesznek:

– az agy működésének és betegségeinek pontosabb feltérképezésére,

– a korai diagnosztikára,

– és a hosszú távú agymonitorozásra.

Az implantátum legnagyobb előnye, hogy akár MRI-vizsgálat közben is használható az agyi aktivitás mérésére – a korábbi eszközök fém szerkezete ezt nem tette lehetővé. A kutatók szerint ráadásul gerincvelőben is működhet majd, ami új lehetőségeket nyithat a mozgássérüléses betegek neurorehabilitációjában.

A szegedi kutatócsoport gyógyítást forradalmasító munkájáról olvastál már? Itt megteheted!

Mikor kerülhet az emberi agyba?

Egyelőre még nem tudni, mikortól alkalmazható embereken. A kutatás jelen fázisa alapvetően állatkísérletes, így további tesztek szükségesek — mind a biztonság, mind a hatékonyság bizonyításához. A kutatók következő célja annak vizsgálata, hogyan teljesíthet a technológia nagyobb állatokban és komplexebb környezetben is. 

Amint az eszköz emberekbe is beültethetővé válik, új korszakot nyílik a neurológiai betegségek kutatásában: pontosabb megfigyelés segítheti például az epilepszia vagy a Parkinson-kór megértését és kezelését. Bár hosszú út vezet még idáig, a MOTE technológia ígéretes lépés afelé, hogy az agyműködés rejtett folyamatait egyszer majd közvetlenül is nyomon követhessük.

Forrás: HVG

Borítókép: Vitaly Gariev, Unsplash