این ایمپلنت بسیار کوچک میتواند از طریق نور LED با مغز ارتباط برقرار کند
در آزمایشهای انجامشده روی موشها، یک رابط جدید مغز–ماشین، از نور برای برقراری ارتباط مستقیم با مغز استفاده میکند. این دستگاه بیسیم با حداقل تهاجم جراحی، در زیر پوست سر قرار میگیرد و ورودیها را بهصورت الگوهای نوری دریافت میکند؛ سپس این الگوها به نورونهای دارای اصلاح ژنتیکی در بافت مغزی منتقل میشوند.
در این مطالعه، نورونها بهگونهای فعال شدند که گویی در حال پاسخ به اطلاعات حسی دریافتشده از چشمهای موشها هستند. موشها یاد گرفتند این الگوهای متفاوت فعالیت مغزی را با انجام وظایف مشخصی تطبیق دهند. بهطور مشخص، آنها با استفاده از این سیگنالها محل خوراکیهای خوشطعم را در مجموعهای از آزمایشهای آزمایشگاهی شناسایی میکردند.
این دستگاه گامی مهم بهسوی نسل تازهای از رابطهای مغز–ماشین به شمار میرود که قادر خواهند بود ورودیهای مصنوعی، در این مورد نور LED، را بدون وابستگی به مجاری حسی معمول مغز مانند بینایی دریافت کنند. چنین قابلیتی به دانشمندان کمک میکند دستگاههایی طراحی کنند که بدون نیاز به سیمهای آویزان یا اجزای خارجی حجیم، مستقیماً با مغز ارتباط برقرار نمایند.
جان راجرز، پژوهشگر زیستالکترونیک در دانشگاه نورثوسترن و نویسنده ارشد این مقاله که در نشریه Nature Neuroscience منتشر شده، توضیح میدهد این فناوری ابزاری بسیار قدرتمند برای انجام پژوهشهای بنیادی است و در بلندمدت میتواند به حل چالشهای مرتبط با سلامت انسان کمک کند.
این دستگاه که اندازه آن از انگشت اشاره انسان کوچکتر است، ساختاری نرم و انعطافپذیر دارد و بهخوبی با انحنای جمجمه تطبیق پیدا میکند. درون آن ۶۴ عدد LED بسیار کوچک، یک مدار الکترونیکی برای تأمین انرژی این چراغها و یک آنتن گیرنده تعبیه شده است. علاوه بر این، یک آنتن خارجی از طریق فناوری ارتباطات میدان نزدیک یا NFC، یعنی همان میدانهای الکترومغناطیسی مورد استفاده در پرداختهای بدون تماس، LEDها را کنترل میکند.
این دستگاه کوچک بهگونهای طراحی شده است که در زیر پوست قرار گیرد و بهطور مستقیم درون مغز کاشته نشود. به گفته راجرز، نور از طریق جمجمه مستقیماً بر سطح مغز تابانده میشود و پاسخ مغز به این نور بهواسطه اصلاح ژنتیکی انجامشده در نورونها ایجاد میشود.
سلولهای مغزی بهطور طبیعی به نوری که بر آنها تابیده میشود واکنش نشان نمیدهند، بنابراین برای ایجاد این قابلیت، ویرایش ژنتیکی ضروری است. این اصلاح ژنتیکی باعث ایجاد کانالهای یونی حساس به نور میشود. هنگامی که این کانالها توسط نور فعال میشوند، ذرات باردار به درون سلولهای مغزی جریان مییابند و سیگنالی را فعال میکنند که سپس به سایر سلولها منتقل میشود. به این ترتیب، حساسیت به نور مستقیماً در خود بافت مغزی ایجاد میشود. این اصلاح ژنتیکی با استفاده از یک ناقل ویروسی انجام شد؛ ویروسی بیضرر که برای انتقال تغییر ژنتیکی موردنظر به سلولهای خاص در نواحی مختلف مغز مهندسی گردیده است.
استفاده از نور برای کنترل فعالیت سلولهای دارای اصلاح ژنتیکی، با عنوان اپتوژنتیک شناخته میشود و حوزهای نسبتاً نوین در علوم اعصاب است. در پژوهشهای پیشین، محققان از روشی مشابه برای فعالسازی تنها یک گروه از سلولهای مغزی استفاده کرده بودند، اما دستگاه جدید امکان کنترل همزمان فعالیت شمار زیادی از نورونها را در سراسر مغز فراهم کرده است.
