연구자들은 신경 활동을 기록할 뿐만 아니라 빛을 사용하여 특정 뉴런 그룹을 자극할 수 있는 초박형, 유연성 및 최소 침습성 신경 탐침을 설계했습니다.
Nature Communications의 새로운 연구에 설명된 이 탐침은 -인간 머리카락 너비의 약 1/5이며-척수나 말초 신경(뇌와 신체의 나머지 부분 사이에 정보를 전달하는 뇌와 척수 외부의 신경)과 같은 신경계의 작은 이동 영역을 연구하는 데 매우 적합합니다.
여기에는 척추뼈 사이에 이식하여 뉴런과 연결하고 척수가 움직일 때 구부러질 수 있는 매우 작고 유연한 탐침이 필요한 곳입니다."라고 공동 저자이자 미국 Salk Institute for Biological Studies 산하 Waitt Advanced Biophotonics Center의 부교수인 Axel Nimmerjahn은 말했습니다.{0}}
신경 프로브는 생물학적 조직과 더 잘 호환되고 면역 반응을 유발할 가능성이 적기 때문에 장기간 이식할 수도 있습니다.
Jacobs School of Engineering의 나노공학 교수이자 이번 연구의 공동 저자인 Donald Sirkis는 "만성 신경 인터페이스의 경우 신체가 존재하는지조차 알지 못하지만 여전히 뉴런과 통신할 수 있는 은밀한 프로브가 필요합니다.-"라고 말했습니다. 캘리포니아 대학교 샌디에고 캠퍼스에서.
이 프로브가 기존의 초박형 유연한 프로브와 다른 점은 전기 채널과 광학 채널로 구성되어 뉴런의 전기적 활동을 기록하고 빛을 사용하여 특정 뉴런 그룹을 자극할 수 있다는 점입니다.
이렇게 작은 설치 공간에서 이중 모드 - 전기 기록 및 광학 자극 -을 갖는 것은 독특한 조합입니다."라고 Sirbuly는 설명했습니다.
새로운 신경 프로브는 엔지니어링의 영리한 업적입니다.
전기 채널에는 전기를 전도할 수 있는 초박형 폴리머 전극이 포함되어 있고, 광 채널에는 빛을 전송하는 초박형 광섬유가 포함되어 있습니다. 두 가지를 동일한 신경 프로브에 배치하려면 매우 영리한 엔지니어링이 필요합니다.
채널은 직경이 8~14미크론에 불과한 마이크로프로브에 설치되는 동안 서로 간섭하지 않도록 절연되어야 합니다. 연구자들은 또한 탐침이 유연성, 내구성, 생체 적합성 및 기존의-최신 상태--신경 탐침과 마찬가지로 성능을 발휘할 수 있는지 확인해야 합니다.
일단 제작된 신경 탐침은 살아있는 쥐의 뇌에 최대 한 달 동안 이식되며, 그 동안 뇌 조직에 염증을 거의 일으키지 않습니다.
이 프로브는 높은 감도로 뉴런의 전기적 활동을 기록할 수 있으며 마우스 피질의 뉴런을 자극하여 수염을 움직이는 데에도 사용할 수 있습니다.
현재 우리는 척수의 작동 방식, 정보 처리 방식, 특정 질병 상황에서 척수의 신경 활동이 어떻게 방해되거나 손상되는지에 대해 거의 알지 못합니다."라고 Nimmerjahn은 말했습니다.
이렇게 역동적이고 작은 구조물에서 녹음하는 것은 항상 기술적인 과제였습니다. 우리는 우리의 프로브와 미래의 프로브 어레이가 척수를 연구하여 기본적인 수준에서 이해할 뿐만 아니라 척수의 활동을 조절하는 능력을 갖는 데 도움이 되는 고유한 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다.
더욱이, 거의 모든 길이의 마이크로섬유를 얻을 수 있기 때문에 제조 공정을 사용하여 더 깊은 뇌 영역에 도달할 수 있는 신경 프로브를 개발할 수 있습니다. 그러나 길이가 증가함에 따라 프로브의 강성이 감소하므로 굽힘을 방지하기 위해 용해 가능한 당 코팅 또는 강성 폴리머 층 -과 같은 디자인 -을 변경해야 할 수도 있습니다.