Беспроводная активация целевых цепей мозга менее чем за одну секунду

Исследовательская группа под руководством нейроинженеров из Университета Райса разработала беспроводную технологию для удаленной активации определенных мозговых цепей у плодовых мушек менее чем за одну секунду.

В демонстрации, опубликованной в природные материалыВ исследовании ученые из Университета Райса, Университета Дьюка, Университета Брауна и Медицинского колледжа Бэйлора использовали магнитные сигналы для активации нейронов-мишеней, которые контролируют положение тела для свободного движения. плодовые мошки в банке.

учиться мозг или для лечения неврологических расстройств научное сообщество в поисках инструментов, которые являются невероятно точными, но при этом минимально инвазивными», — сказал автор исследования Джейкоб Робинсон, доцент кафедры электротехники и компьютерная инженерия в Райс и член Инициативы Райс по нейроинженерии. «Дистанционное управление определенными нейронными цепями с помощью магнитных полей — это своего рода Святой Грааль нейротехнологий. Наша работа делает важный шаг к этой цели, поскольку увеличивает скорость магнитного дистанционного управления, приближая ее к нормальной скорости мозга».

Робинсон сказал, что новая технология активирует нейронные цепи примерно в 50 раз быстрее, чем ранее проверенный лучший метод магнитной стимуляции генетически детерминированных нейронов.

«Мы добились прогресса, потому что у ведущего автора Чарльза Себесты возникла идея использовать новый ионный канал, чувствительный к скорости изменения температуры», — сказал Робинсон. «Объединив специалистов в области генной инженерии, нанотехнологий и электротехника Мы смогли собрать все части воедино и доказать, что эта идея работает. Это действительно результат совместной работы ученых мирового уровня, с которыми нам посчастливилось работать».

Исследователи использовали Генная инженерия Для экспрессии специального термочувствительного ионного канала в нейронах, который заставляет мух частично расправлять крылья, что является обычным брачным жестом. Затем исследователи вводили магнитные наночастицы, которые можно было нагревать с помощью приложенного магнитного поля. Верхняя камера наблюдала за мухами, свободно бродящими вокруг контейнера над электромагнитом. Изменяя поле магнита определенным образом, исследователи могут нагревать наночастицы и активировать нейроны. Видеоанализ экспериментов показал, что мухи с генетическими модификациями принимают положение расправленных крыльев примерно через полсекунды после магнитное поле они меняются.

Робинсон сказал, что способность активировать генетически ориентированные клетки в определенное время может стать мощным инструментом для изучения мозга, лечения заболеваний и разработки технологии прямой связи между мозгом и машиной.

Робинсон является главным исследователем MOANA, амбициозного проекта по разработке технологии наушников для неинвазивной и беспроводной связи между мозгом и мозгом. Сокращенно от «Нейронно-магнитный, оптический и акустический доступ», MOANA стремится разработать технологию наушников, которая может «считывать» или декодировать нейронную активность в зрительной коре одного человека и «записывать» или кодировать эту активность в мозгу другого человека. Магнитная технология является примером последнего.

Команда Робинсона работает над тем, чтобы частично вернуть зрение слепым пациентам. Стимулируя части мозга, связанные со зрением, исследователи MOANA надеются дать пациентам чувство зрения, даже если их глаза больше не работают.

«Долгосрочная цель этой работы — найти способы активировать определенные области мозга у людей в терапевтических целях без необходимости хирургического вмешательства», — сказал Робинсон. «Чтобы получить естественное разрешение мозга, нам, вероятно, нужно получить ответ в несколько сотых долей секунды. Так что есть еще пути».