محققان یک پروب عصبی بسیار نازک، انعطاف‌پذیر و کم تهاجمی طراحی کرده‌اند که نه تنها می‌تواند فعالیت عصبی را ثبت کند، بلکه از نور برای تحریک گروه‌های خاصی از نورون‌ها نیز استفاده می‌کند.
این کاوشگر که در یک مطالعه جدید در Nature Communications توضیح داده شده است، تقریباً یک -پنجم عرض موی انسان است و برای مطالعه مناطق کوچک و متحرک سیستم عصبی، مانند نخاع یا اعصاب محیطی (اعصاب خارج از مغز و نخاع که اطلاعات بقیه بدن را بین مغز و قسمت‌های دیگر منتقل می‌کنند) مناسب است-.
این جایی است که شما به یک کاوشگر بسیار کوچک و انعطاف‌پذیر نیاز دارید که بتواند بین مهره‌ها برای ایجاد ارتباط با نورون‌ها کاشته شود و بتواند با حرکت نخاع خم شود."
پروب های عصبی همچنین می توانند برای مدت طولانی تری کاشته شوند، زیرا با بافت های بیولوژیکی سازگارتر هستند و احتمال کمتری برای ایجاد پاسخ ایمنی دارند.
دونالد سیرکیس، پروفسور مهندسی نانو در دانشکده مهندسی جاکوبز و یکی از-نویسندگان ارشد این مطالعه، گفت: "برای رابط های عصبی مزمن، شما به یک کاوشگر مخفی نیاز دارید - چیزی که بدن حتی نمی داند وجود دارد اما همچنان می تواند با نورون ها ارتباط برقرار کند." در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو.
چیزی که این کاوشگر را از سایر کاوشگرهای بسیار نازک و قابل انعطاف موجود متمایز می‌کند این است که از یک کانال الکتریکی و یک کانال نوری تشکیل شده است که به آن امکان می‌دهد فعالیت الکتریکی نورون‌ها را ثبت کند و از نور برای تحریک گروه‌های خاصی از نورون‌ها استفاده کند.
Sirbuly توضیح داد که داشتن این حالت دوگانه - ضبط الکتریکی و تحریک نوری - در چنین ردپای کوچکی یک ترکیب منحصر به فرد است.
کاوشگر عصبی جدید یک شاهکار هوشمندانه مهندسی است.
کانال الکتریکی حاوی یک الکترود پلیمری فوق نازک است (که می تواند الکتریسیته را هدایت کند)، در حالی که کانال نوری حاوی یک فیبر نوری فوق نازک است که نور را منتقل می کند. قرار دادن این دو در یک کاوشگر عصبی نیاز به مهندسی بسیار هوشمندانه دارد.
کانال ها باید عایق بندی شوند تا از تداخل آنها با یکدیگر در حین نصب در میکروپروب با قطر تنها 8 تا 14 میکرون جلوگیری شود. محققان همچنین باید اطمینان حاصل کنند که کاوشگرها انعطاف‌پذیر، بادوام، زیست‌سازگار هستند و می‌توانند مانند وضعیت موجود-کاوشگرهای عصبی هنری کار کنند.
پس از ساخت، کاوشگرهای عصبی تا یک ماه در مغز موش‌های زنده کاشته می‌شوند و در طی آن تقریباً هیچ التهابی در بافت مغز ایجاد نمی‌کنند.
این کاوشگرها می توانند فعالیت الکتریکی نورون ها را با حساسیت بالا ثبت کنند و همچنین می توانند برای تحریک نورون های قشر موش برای حرکت دادن سبیل هایشان استفاده شوند.
در حال حاضر، ما اطلاعات کمی در مورد نحوه عملکرد نخاع، نحوه پردازش اطلاعات و چگونگی اختلال یا آسیب فعالیت عصبی آن تحت شرایط خاص بیماری داریم.
ضبط از چنین ساختارهای پویا و کوچکی همیشه یک چالش فنی بوده است. ما معتقدیم کاوشگرها و آرایه‌های کاوشگر آینده ما پتانسیل منحصربه‌فردی را دارند که به ما در مطالعه نخاع - نه تنها برای درک آن در سطح اساسی، بلکه همچنین توانایی تنظیم فعالیت آن را دارند.
علاوه بر این، از آنجایی که میکروالیاف تقریباً با هر طولی قابل دستیابی است، می توان از فرآیند تولید برای توسعه کاوشگرهای عصبی استفاده کرد که می توانند به مناطق عمیق تر مغز برسند. با این حال، از آنجایی که سفتی پروب با افزایش طول کاهش می‌یابد، ممکن است نیاز به تغییر طرح - مانند یک پوشش شکری قابل حل یا یک لایه پلیمری سفت و سخت - برای جلوگیری از خم شدن باشد.
