دستگاهی نوآورانه که همزمان سیگنال‌های شیمیایی و الکتریکی مغز را رصد می‌کند

دانشمندان یک تکنیک انقلابی در حوزه حسگر‌های عصبی توسعه داده‌اند که برای اولین بار امکان نظارت همزمان و دقیق بر سیگنال‌های شیمیایی و الکتریکی در مغز زنده را در حالی که حیوانات آزادانه حرکت می‌کنند، فراهم می‌کند.

به گزارش مجله خبری نگار، در یک همکاری علمی بی‌سابقه بین تیم پروفسور کای شینشیا از آزمایشگاه ملی کلیدی فناوری حسگری آکادمی علوم چین و تیم پروفسور یو یانکین از دانشگاه ژجیانگ، یک آرایه میکروالکترود چند کاناله با سه جزء یکپارچه طراحی شد که دو مشکل فنی را که برای دهه‌ها پیشرفت تحقیقات مغز را محدود کرده بود، حل می‌کند: نیاز به کاشت الکترود‌های خارجی که باعث آسیب بافتی و پایداری ضعیف می‌شوند و تداخل سیگنال بین عملکرد‌های مختلف.

این نوآوری جدید بر یک استراتژی مدولاسیون دقیق متکی است که هر الکترود را قادر می‌سازد تا عملکرد خاصی را با راندمان بالا انجام دهد: یک الکترود کاری که به طور خاص برای تشخیص دوپامین اصلاح شده است، یک الکترود برای ثبت فعالیت الکتریکی نورونی و یک الکترود مرجع که برای پایداری طولانی مدت طراحی شده است. این ادغام هوشمند در یک کاوشگر واحد، آسیب بافتی را به حداقل می‌رساند و کیفیت سیگنال‌های ثبت شده را تا حد بی‌سابقه‌ای بهبود می‌بخشد.

در آزمایش‌هایی که روی موش‌های آزاد انجام شد، سیستم جدید بینش عمیقی در مورد رابطه بین دوپامین و خواب ارائه داد. دانشمندان مشاهده کردند که سطح دوپامین در طول بیداری به اوج خود می‌رسد، در طول خواب عمیق (خواب بدون حرکات سریع چشم) به پایین‌ترین نقطه خود می‌رسد و سپس در طول گذار از خواب REM (خواب با حرکات سریع چشم) به بیداری دوباره به شدت افزایش می‌یابد.

داده‌ها همچنین سه دسته مجزا از نورون‌ها را در هسته آکومبنس - ناحیه‌ای از مغز که برای پاداش و انگیزه حیاتی است - نشان دادند که به طور همزمان به نوسانات دوپامین در طول چرخه‌های خواب و بیداری واکنش نشان می‌دهند و شواهد مستقیمی از چگونگی تنظیم این چرخه‌های بیولوژیکی اساسی توسط دوپامین ارائه می‌دهند.

این سیستم جدید دارای یک طراحی انعطاف‌پذیر و مدولار است که می‌تواند در آینده برای نظارت بر سایر انتقال‌دهنده‌های عصبی مانند گلوتامات و سروتونین اصلاح شود و چشم‌انداز‌های گسترده‌ای را برای درک بهتر بیماری‌های عصبی و روانی، بهبود رابط‌های مغز و کامپیوتر و توسعه درمان‌های دقیق‌تر برای اختلالات عصبی ایجاد کند.

این دستاورد تکنولوژیکی، جهشی کیفی در توانایی دانشمندان برای نظارت بر مغز یک موجود زنده در حالت طبیعی آن را نشان می‌دهد و شکاف دیرینه بین مطالعه سیگنال‌های شیمیایی و الکتریکی در مغز را پر می‌کند، که ممکن است در سال‌های آینده به اکتشافات بی‌سابقه‌ای در علوم اعصاب و روانپزشکی منجر شود.

منبع: نیوز مدیکال

لینک کپی شد

اشتراک‌ گذاری