Изследователи от Училището по инженерство и приложни науки „Джон А. Полсън“ към Харвардския университет разработиха иновативен биоелектронен имплант, способен да расте заедно с мозъка и да следи активността на невроните в най-ранните стадии на развитие. Технологията е описана в научното списание Nature.
Първи поглед в невронната активност по време на ембрионалното развитие
За да проучат как мозъкът се развива от нулата – от плоска клетъчна структура до сложен триизмерен орган – учените провели експеримент с попови лъжички. Те имплантирали меко, разтегливо електронно устройство директно в нервната пластина – ранната структура, от която произлизат мозъкът и гръбначният мозък.
„Аутизъм, биполярно разстройство, шизофрения – много психоневрологични заболявания могат да имат произход още в ембрионалните фази“, казва проф. Цзя Лю, биоинженер от Харвард. „До този момент не съществуваха технологии, които да измерват невронната активност по това време. Нашата система отваря изцяло нова научна територия.“
Как работи „растящият“ мозъчен имплант?
Имплантът е изработен от иновативни еластомери – материали, чиито механични свойства са съвместими с меките тъкани на живи организми. Те позволяват устройството да се интегрира с развиващия се мозък и да проследява невронната активност във всяка фаза – от нервната пластина до триизмерната мозъчна структура.
Благодарение на уникалната си гъвкавост и стабилност, сензорите на импланта могат да се адаптират към морфологията на растящата мозъчна тъкан, без да предизвикват увреждания или възпаления. Това дава възможност за непрекъснато наблюдение на мозъчната дейност в реално време.
От чашка на Петри до живи организми
Предишни тестове на подобни биоелектронни технологии са били извършвани върху мозъчни органоиди – миниатюрни органи, отгледани от стволови клетки в лабораторна среда. Работата с живи ембриони обаче изисквала напълно нов дизайн на импланта, тъй като тъканта на поповите лъжички е още по-мека от тази на изкуствените култури.
„Използвайки самия естествен процес на развитие на мозъка, можем да позиционираме сензори по цялата 3D-структура, без нужда от инвазивни методи,“ подчертава проф. Лю. „Това позволява да наблюдаваме как невронната активност се променя с времето – нещо, което досега никой не е правил.“
Значение за бъдещето на невронауката
Тази революционна технология може да се превърне в основа за разработка на ново поколение мозъчни интерфейси и да предостави нови възможности за ранна диагностика на невропсихиатрични разстройства. Според Nature, изследването представлява важна крачка към по-дълбоко разбиране на мозъчното развитие и взаимодействието между биология и технологии.
