과학자들은 이제 스마트 폰을 사용하여 뇌 세포를 조작 할 수 있습니다

과학자들은 이제 스마트 폰을 사용하여 뇌 세포를 조작 할 수 있습니다

한 과학자 팀이 스마트 폰으로 제어되는 작은 뇌 임플란트를 사용하여 신경 회로를 제어 할 수있는 장치를 발명했습니다. 이 장치는 파킨슨 병, 알츠하이머 병, 중독, 우울증 및 통증과 같은 뇌 질환을 발견하려는 노력을 가속화 할 수 있습니다.

한국과 미국의 한 과학자 팀은 스마트 폰으로 제어되는 작은 뇌 임플란트를 사용하여 신경 회로를 제어 할 수있는 장치를 발명했습니다.

Nature Biomedical Engineering에 게재 된 연구자 들은이 장치가 파킨슨 병, 알츠하이머 병, 중독, 우울증 및 통증과 같은 뇌 질환을 발견하려는 노력을 가속화 할 수 있다고 믿고 있습니다.

레고처럼 교체 가능한 마약 카트리지와 강력한 블루투스 저에너지를 사용하는이 장치는 마약과 빛을 사용하여 장기간 특정 신경 세포를 타겟팅 할 수 있습니다.

한국 과학 기술원 (KAIST)과 콜로라도 볼더 대학의 연구원 인 라자 카지 (Raza Qazi)는“무선 신경 장치는 이전에는 결코 달성 할 수 없었던 만성 화학 및 광학 신경 조절을 가능하게한다”고 말했다.

Qazi는이 기술이 신경 과학자들에 의해 사용되는 전통적인 방법을 상당히 과시한다고 말했다. 신경 과학자들은 마약과 빛을 전달하기 위해 단단한 금속 튜브와 광섬유를 사용한다. 부피가 큰 장비와의 물리적 인 연결로 인해 피험자의 움직임을 제한하는 것 외에도 상대적으로 단단한 구조는 시간이 지남에 따라 부드러운 뇌 조직에서 병변을 일으키므로 장기 이식에 적합하지 않습니다. 소프트 프로브 및 무선 플랫폼을 통합하여 부작용 조직 반응을 부분적으로 완화하기위한 노력이 있었지만, 이전 솔루션은 장기간 약물을 전달할 수없고 부피가 크고 복잡한 제어 설정으로 인해 제한되었습니다.

만성 무선 약물 전달을 달성하기 위해 과학자들은 약물의 고갈과 증발에 대한 중요한 도전을 해결해야했습니다. 한국 과학 기술원과 시애틀 워싱턴 대학 연구진은 마약 카트리지를 교체 할 수있는 신경 소자를 개발하기 위해 협력했다. 신경 마비 학자들은 약물 남용 걱정없이 몇 달 동안 동일한 뇌 회로를 연구 할 수 있었다.

이 '플러그 앤 플레이 (plug-n-play)'마약 카트리지는 마이크로 유체 채널과 작은 LED (소금 입자보다 작음)로 구성된 부드럽고 초박형 프로브 (사람의 머리카락 두께)가있는 마우스의 뇌 임플란트로 조립되었습니다. 무제한 약물 복용량과 가벼운 전달.

스마트 폰의 우아하고 간단한 사용자 인터페이스로 제어되는 신경 과학자는 실험실 내부에있을 필요없이 이식 된 대상 동물에서 빛과 약물 전달의 특정 조합 또는 정밀한 시퀀싱을 쉽게 트리거 할 수 있습니다. 이러한 무선 신경 장치를 사용하여 연구원들은 빛과 약물 전달의 조건부 트리거를 통해 한 동물의 행동이 다른 동물의 행동에 긍정적 또는 부정적인 영향을 줄 수있는 완전 자동화 된 동물 연구를 쉽게 설정할 수 있습니다.

KAIST의 전기 공학과 정재웅 교수는“이 혁신적인 장치는 첨단 전자 설계와 강력한 마이크로 및 나노 스케일 엔지니어링의 결실이다. "우리는 임상 적용을위한 뇌 임플란트를 만들기 위해이 기술을 더욱 발전시키는 데 관심이있다."

워싱턴 대학교 의과 대학의 마취과 통증 의학 및 약리학 교수 인 Michael Bruchas는이 기술이 여러 가지 방법으로 연구자들을 도울 것이라고 말했다.

"이것은 우리가 신경 회로의 행동 원리를보다 잘 파헤칠 수있게 해주 며, 뇌의 특정한 신경 조절기가 어떻게 여러 가지 행동을 조정 하는지를 보여줍니다." "우리는 통증, 중독 및 정서 장애에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수있는 복잡한 약리학 연구를 위해이 장치를 사용하기를 열망하고 있습니다."

KAIST의 정 그룹 연구원은 착용 및 이식 장치 용 소프트 전자 장치를 개발하고 워싱턴 대학의 브루차스 연구소의 신경 과학자들은 스트레스, 우울증, 중독, 통증 및 기타 신경 정신 장애를 조절하는 뇌 회로를 연구합니다. 3 년 연속 10 년 동안 엔지니어와 신경 과학자 사이에서 진행된이 글로벌 협력 노력은 자유롭게 움직이는 마우스에서이 강력한 뇌 임플란트의 성공적인 검증으로 이어졌으며, 연구자들은 뇌와 질병의 발견을 진정으로 가속화 할 수 있다고 생각합니다.

이 연구는 한국 국립 연구 재단, 미국 국립 보건 연구소, 마약 남용 연구소, Mallinckrodt 교수의 연구비 지원으로 이루어졌습니다.