Araştırmacılar Esnek Beyin Arayüzlerini Demonstre Etti

Araştırmacılar tarafından yürütülen bir proje, ultraince, esnek bir nöral arayüzün beynin içine nasıl implante edilebileceğini gösterdi. Arayüz, binlerce elektrot içerir ve altı yıldan fazla süreyle dayanabilir.

Sonuçlar geçen ay Science Translational Medicine dergisinde yayımlandı. Araştırmacı ekibinde Duke Üniversitesi’nde biyomedikal mühendisliği yardımcı profesörü Jonathan Viventi, Northwestern Üniversitesi’nde Malzeme Bilimi ve Mühendisliği, Biyomedikal Mühendisliği ve Nörolojik Cerrahi profesörü John Rogers ve NYU’da nöral bilim profesörü Bijan Pesaran yer alıyor.

Beyindeki Sensörlerle İlgili Zorluklar

Viventi, beynin içinde sensörlerin çalışmasını sağlamakta yaşanan zorluklardan bahsetti.

“Bu sensörlerin beynin içinde çalışmasını sağlamak, katlanabilir, esnek bir akıllı telefonu okyanusa atıp 70 yıl boyunca çalışmasını beklemek gibidir” dedi Viventi. “Ancak biz, şu anda piyasada bulunan telefonlardan çok daha ince ve esnek cihazlar üretiyoruz. Bu, zorluk.”

Beyne yabancı nesneler sokmak birçok zorluğu beraberinde getirir. Bunlar, korozyonlu, tuzlu bir ortamda var olabilecekleri gibi, çevre dokular ve bağışıklık sistemi de bu nesnelere saldırır.

Zorluk, elektrikli cihazlardan bahsettiğimizde daha da artar. Çoğu uzun süreli implante edilebilen cihaz, lazerle kaynak yapılmış titan kasalar içinde mühürlenir.

“Su geçirmez, büyük kılıflar inşa etmek gibi bir mühendislik zorluğu vardır” dedi Rogers. “Biz, burada benzer izolasyon seviyeleri sunan ancak kağıt kadar ince, esnek membranların başarılı bir şekilde geliştirildiğini bildiriyoruz.”

İnsan beyninin yapısı nedeniyle, alan ve esneklik son derece önemlidir. İnsan beyni on milyarlarca nöron içerir, ancak mevcut nöral arayüzler sadece yaklaşık yüz bölgeyi örnekleyebilir. Bu özel zorluk, araştırmacı ekibini yeni yaklaşımlar geliştirmeye yöneltmiştir.

“Sensörlere elektronikleri taşımak ve birden fazla gelen sinyali işleyebilecek yerel bir zeka geliştirmek必要” dedi Viventi. “Bu, dijital kameraların çalışma şekli gibidir. On milyonlarca pikseli, on milyonlarca kablo olmadan paylaşabilirsiniz çünkü birçok piksel aynı veri kanallarını paylaşır.”

Araştırmacılar, 25 mikrometre kalınlığında, 360 elektrot içeren esnek nöral cihazlar geliştirdiler.

“Çok sayıda strateji denedik” dedi Viventi. “Gerektiği kadar ince polimerler oluşturmak, hatalara neden oldu ve cihazlar başarısız oldu, daha kalın polimerler ise gerekli esnekliği sağlayamadı. Ancak sonunda tümünü aşan bir strateji bulduk ve beynin içinde çalışmasını sağladık.”

https://www.youtube.com/watch?time_continue=41&v=4tOP97aokOU&feature=emb_title

Silikon Dioksit Katmanı

Makale, beynin içinde bir mikrometreden daha ince bir silikon dioksit katmanının, termal olarak büyütülerek nasıl ortamı kontrol altına alabileceğini gösteriyor. Bozunma oranı günde 0,46 nanometre, ancak küçük miktarlar vücutta herhangi bir sorun yaratmadan çözünebiliyor.

Araştırmacılar, cihaz içindeki elektrotların nasıl kapasitif algılama kullanarak nöral aktiviteyi tespit edebileceğini de gösterdiler.

Yeni gelişmeler, bu teknolojinin ilerletilmesi için atılan ilk adımlardan sadece biri. Ekibin şu anda 1.000 elektrotten 65.000’e kadar bir prototip geliştirmeye çalışıyor.

“Hedeflerimizden biri, beynin direkt olarak etkileşime girebileceği yeni bir tür görsel protez oluşturmak ve hasarlı optik sinirleri olan kişilerde en az bazı görme kapasitelerini restore edebilmektir” dedi Viventi. “Ayrıca bu tür cihazları, diğer tür protezleri kontrol etmek veya geniş bir nörobilim araştırma projesinde kullanabiliriz.”