טכנולוגיה חדשה מאפשרת לחוקרים לווסת את המוח בצורה מדויקת וגמישה

פרסומת
X-ray_Promo1


מחלות מוח אנושיות, כמו מחלת פרקינסון, כרוכות בנזק ביותר מאזור אחד במוח, הדורשת טכנולוגיה שיכולה לתת מענה מדויק וגמיש לכל האזורים הנגועים בו זמנית. חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס פיתחו טכנולוגיה לא פולשנית המשלבת מכשיר אקוסטי הולוגרפי עם הנדסה גנטית המאפשרת להם למקד במדויק את הנוירונים המושפעים במוח, תוך יצירת פוטנציאל לווסת במדויק סוגי תאים נבחרים באזורי מוח חולים מרובים.

פרסומת

הונג צ'ן, פרופסור חבר להנדסה ביו-רפואית בבית הספר להנדסה מק'קלווי ולנוירוכירורגיה בבית הספר לרפואה, והצוות שלה יצרו את AhSonogenetics, או Airy-beam holographic sonogenetics, טכניקה המשתמשת במכשיר אולטרסאונד לא פולשני לביש כדי לשנות נוירונים שנבחרו גנטית במוחם של עכברים. תוצאות מחקר הוכחת הרעיון פורסמו ב הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים 17 ביוני.

AhSonogentics מאגדת כמה מההתקדמות האחרונה של קבוצת צ'ן לטכנולוגיה אחת. בשנת 2021, היא והצוות שלה השיקו את Sonogenetics, שיטה המשתמשת באולטרסאונד ממוקד כדי להעביר מבנה ויראלי המכיל תעלות יונים רגישות לאולטרסאונד לנוירונים שנבחרו גנטית במוח. הם משתמשים באולטרסאונד ממוקד בעוצמה נמוכה כדי לספק פרץ קטן של חום, שפותח את תעלות היונים ומפעיל את הנוירונים. הצוות של צ'ן היה הראשון שהראה שסונוגנטיקה יכולה לווסת את ההתנהגות של עכברים הנעים בחופשיות.

בשנת 2022, היא וחברי המעבדה שלה תכננו והדפיסו בתלת מימד כלי גמיש ורב-תכליתי המכונה משטח מטא-אקוסטי בינארי בינארי המאפשר להם לבצע מניפולציות של קרני אולטרסאונד. היא גם מפתחת את Sonogenetics 2.0, המשלבת את היתרון של אולטרסאונד והנדסה גנטית כדי לווסת נוירונים מוגדרים באופן לא פולשני ומדויק במוחם של בני אדם ובעלי חיים. AhSonogentics מפגישה אותם כשיטה פוטנציאלית להתערבות במחלות ניווניות.

"על ידי הפעלת נוירומודולציה ספציפית לסוג תא מדויקת וגמישה ללא פרוצדורות פולשניות, AhSonogentics מספקת כלי רב עוצמה לחקירת מעגלים עצביים שלמים ומציעה התערבויות מבטיחות להפרעות נוירולוגיות", אמר צ'ן.

Sonogenetics נותנת לחוקרים דרך לשלוט במדויק על המוח, בעוד שטכנולוגיית אלומה אוורירית מאפשרת לחוקרים לכופף או לנווט את גלי הקול כדי ליצור דפוסי אלומה שרירותיים בתוך המוח ברזולוציה מרחבית גבוהה. Yaoheng (Mack) Yang, עמית מחקר פוסט-דוקטורט שקיבל תואר דוקטור בהנדסה ביו-רפואית מ-MKelvey Engineering בשנת 2022, אמר כי הטכנולוגיה מעניקה לחוקרים שלושה יתרונות ייחודיים.

"קרן אוורירית היא הטכנולוגיה שיכולה לתת לנו מיקוד מדויק של אזור קטן יותר מאשר טכנולוגיה קונבנציונלית, את הגמישות לנווט לאזורי המוח הממוקדים ולמקד למספר אזורי מוח בו זמנית", אמר יאנג.

צ'ן והצוות שלה, כולל המחברים הראשונים Zhongtao Hu, לשעבר עמית מחקר פוסט-דוקטורט, ויאנג, עיצבו כל משטח מטא-קרן אווירי בנפרד כבסיס למכשירי אולטרסאונד לבישים שהותאמו ליישומים שונים ולמיקומים מדויקים במוח.

הצוות של צ'ן בדק את הטכניקה על מודל עכבר של מחלת פרקינסון. עם AhSonogentics, הם הצליחו לעורר שני אזורי מוח בו-זמנית בעכבר בודד, ולבטל את הצורך במספר שתלים או התערבויות. גירוי זה הקל על הליקויים המוטוריים הקשורים לפרקינסון במודל העכבר, כולל תנועות איטיות, קשיי הליכה והתנהגויות הקפאה.

מכשיר ה-Airy-beam של הצוות מתגבר על חלק מהמגבלות של הסונוגנטיקה, כולל התאמת העיצוב של המכשיר למיקוד מיקומי מוח ספציפיים, כמו גם שילוב הגמישות להתאמת מיקומי מטרה במוח בודד.

הו אמר שהמכשיר, שעולה בערך 50 דולר לייצור, יכול להיות מותאם בגודלו כך שיתאים לגדלי מוח שונים, מה שמרחיב את היישומים הפוטנציאליים שלו.

"טכנולוגיה זו יכולה לשמש כפלטפורמת מחקר להאצת מחקר מדעי המוח בגלל היכולת למקד בגמישות לאזורי מוח שונים", אמר הו. "המחיר הנגיש והקלות בייצור מורידים את המחסומים לאימוץ הנרחב של המכשירים המוצעים שלנו על ידי קהילת המחקר ליישומי נוירומודולציה."



קישור לכתבת המקור – 2024-06-18 00:37:27

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר