Дата публикации: 27-02-2017 Раздел: Фундаментальная медицина
Волокно толщиной не более волоса способно передавать сигналы в мозг и от него
Ученые создали гибкое волокно толщиной не более волоса, которое впервые смогло передать комбинацию из оптических, химических и электрических сигналов в мозг и обратно. После некоторой модификации, направленной на улучшение биосовместимости волокна, с его помощью можно будет значительно больше узнать о функциях разных регионов мозга и взаимосвязях между этими регионами. Разработкой волокна занималась группа специалистов, в которой в том числе присутствовали материаловеды, химики и биологи.
Изделие сделано так, чтобы повторять мягкость и эластичность мозговой ткани.
Благодаря этому созданные из таких волокон имплантаты, в отличие от
металлических волокон, могут дольше оставаться в организме и за это время
соберут намного больше информации. Ученые провели эксперимент на лабораторных
мышах – запустили в их организм вирусные векторы, содержащие гены под названием
опсины, которые делали нейроны светочувствительными. Через некоторое время,
которое было необходимо для работы генов, исследователи через оптический
волновод воздействовали на нейроны светом и пронаблюдали за их активностью,
используя шесть электродов, чтобы выявить специфические реакции. Все это было
сделано с помощью единственного волокна диаметром всего в 200 мкм, что сравнимо
с толщиной человеческого волоса.
Ранее для этого требовалось применить несколько разнообразных устройств – иглы
для ввода вирусных векторов, оптоволокно для «доставки» света и электроды для
записи, и все эти инструменты необходимо было объединить в одну работающую
систему. Одна из авторов исследования, инженер-материаловед Полина Аникеева,
пояснила, что разработка позволяет ввести вирусный вектор непосредственно в
клетку, спровоцировать ее ответ и затем записать ее активность, а поскольку
волокно очень тонкое и не отторгается организмом – это можно делать в течение
длительного времени.
Само волокно состоит из композитного материала – множества слоев токопроводящего
полиэтилена и чешуек графита. Каждый такой слой подвергся давлению. Еще один из
авторов работы, Бенджамин Грена (Benjamin Grena), сравнил материал волокна с
тем, как делается торт «Наполеон». Такая техника позволила увеличить
электропроводность материала в 4-5 раз и соответствующим образом уменьшить
электроды. Участник научной группы Сенжун Парк (Seongjun Park) рассказал, что
следующая цель его и его коллег – сделать волокно еще тоньше, чтобы максимально
приблизить его параметры к характеристикам нервной ткани.
Один из вопросов, которые удалось решить с помощью нового волокна – это то, как
долго нейроны остаются светочувствительными после инъекции опсинов. Оказалось,
что клетки все еще реагировали на свет даже спустя 11 дней. Ранее такой подсчет
был невозможен, и ученые руководствовались грубыми приближениями.
Источник: Medportal.ru |