پایش گسترده فعالیتهای مغز با مش الکترونیکی انعطافپذیر و سهبعدی
آزمایشهای اولیه مش الکترونیکی انعطافپذیر
چارچوب مش الکترونیکی انعطافپذیر شامل ۲۴۰ میکروالکترود مجزا است؛ هر کدام تنها ۱۰ میکرون، یعنی معادل یک سلول قطر دارند. طراحی متخلخل آن، امکان عبور اکسیژن و مواد مغذی را فراهم میکند و در عین حال تماس الکتریکی پایدار حفظ میشود. دکتر کالین فرانز، مسئول توسعه ارگانوئید بیان کرد: «ارگانوئیدهای عصبی انسانی، بافتهای زنده سهبعدی هستند که مدارهای عصبی فعال ایجاد میکنند و از طریق سیگنالهای الکتریکی با هم ارتباط برقرار مینمایند. با ایجاد مش الکترونیکی انعطافپذیر منطبق با هندسه ارگانوئید، اکنون امکان ثبت و تحریک صدها نقطه از سطح آن به طور همزمان فراهم شده است و میتوان فعالیت عصبی را در سطح شبکه کامل بررسی کرد.»
آزمایشهای اولیه با ۸ یا ۳۲ الکترود، ثبت فعالیت محدود و موضعی را نشان داد، اما با آرایه کامل ۲۴۰ کاناله، پژوهشگران امواج نوسانی هماهنگ را در سراسر ارگانوئید مشاهده کردند. موقعیت سهبعدی هر الکترود، امکان تولید نقشههای دقیق فعالیت را فراهم میآورد. راجرز تاکید کرد: «ساختار دستگاه باید فرایندهای متابولیک بافت را پشتیبانی کند تا زنده بماند؛ ارگانوئید باید نفس بکشد و سختافزار نباید رشد یا عملکرد آن را محدود کند.»
علاوه بر پایش سیگنالها، مش الکترونیکی انعطافپذیر قادر به ارائه تحریک الکتریکی است. در آزمایشهای دارویی، مشاهده شد که ۴-آمینوپیریدین باعث افزایش سیگنالدهی شد، در حالی که توکسین بوتولینوم شلیکهای هماهنگ را مختل کرد. این نتایج نشان میدهد که سیستم میتواند تغییرات معنادار در شبکههای عصبی زنده را شناسایی کند.
برای مطالعه بیشتر: آیا اماس تنها یک بیماری است؟
همچنین تیم پژوهشی نشان داد که تغییر طراحی شبکه میتواند رشد ارگانوئیدها را شکل دهد و ساختارهای غیرکروی مانند مکعب و ششضلعی تولید کند، قابلیتی که امکان مونتاژ ماژولار بافتهای متنوع را برای تحقیقات آینده فراهم میآورد. با توجه به نقش روزافزون ارگانوئیدها در علوم عصبی و توسعه دارو، ابزارهای نظارتی کامل میتوانند تعیین کنند که آیا درمانهای آزمایشی واقعاً عملکرد هماهنگ مغز را بازیابی میکنند یا خیر.
این مطالعه در نشریه Nature Biomedical Engineering منتشر شده است.
