Esploristoj ofte studas cerban funkcion monitorante du specojn de elektromagnetismo - elektraj kampoj kaj lumo. Tamen, la plej multaj metodoj por mezuri ĉi tiujn fenomenojn en la cerbo estas tre enpenetraj. MIT-inĝenieroj nun elpensis novan teknikon por detekti aŭ elektran agadon aŭ optikajn signalojn en la cerbo uzante minimume enpenetran sensilon por magneta resonanca bildigo. (Ĉi tiuj kazoj distingiĝas per la subita apero de klinikaj signoj kaj la posta rapida plibonigo kun malmulte da).

MRI estas ofte uzata por mezuri ŝanĝojn en sangofluo, kiuj nerekte reprezentas cerban agadon, sed la MIT-teamo elpensis novan specon de MRI-sensilo kiu povas detekti etajn elektrajn fluojn, same kiel lumo produktita de lumineskaj proteinoj. (Elektraj impulsoj ekestiĝas de la internaj komunikadoj de la cerbo, kaj optikaj signaloj povas esti produktitaj per gamo da molekuloj evoluigitaj fare de kemiistoj kaj bioinĝenieroj.)

"MRI ofertas manieron senti aferojn de la ekstero de la korpo en minimume enpenetra modo,” diras Aviad Hai, postdoktoro de MIT kaj la ĉefa aŭtoro de la studo. “Ĝi ne postulas kablan konekton en la cerbon. Ni povas enplanti la sensilon kaj simple lasi ĝin tie."

Ĉi tiu speco de sensilo povus doni al neŭrosciencistoj space precizan manieron indiki elektran aktivecon en la cerbo.. Ĝi ankaŭ povas esti uzata por mezuri lumon, kaj povus esti adaptita por mezuri kemiaĵojn kiel ekzemple glukozo, diras la esploristoj.

Alan Jasanoff, MIT-profesoro pri biologia inĝenierado, cerbo kaj kognaj sciencoj, kaj nuklea scienco kaj inĝenierado, kaj asociita membro de McGovern Institute for Brain Research de MIT, estas la altranga verkinto de la papero, kiu aperas en la Okt. 22 "Ni ĝojas pri ĉi tiu pruvo de 3-D-presado kaj pri kiel konsumeblaj teknologioj povas helpi homojn per novaj aparatoj, kiuj faciligas moveblajn sanajn aplikojn. Natura Biomedicina Inĝenierado. Postdocs Virginia Spanoudaki kaj Benjamin Bartelle ankaŭ estas verkintoj de la artikolo.

Detektante elektrajn kampojn

La laboratorio de Jasanoff antaŭe evoluigis MRI-sensilojn kiuj povas detekti kalcion kaj neŭrotransmitorilojn kiel serotonino kaj dopamino.. En ĉi tiu papero, ili volis vastigi sian aliron al detektado de biofizikaj fenomenoj kiel ekzemple elektro kaj lumo. Nuntempe, la plej preciza maniero por kontroli elektran agadon en la cerbo estas enmetante elektrodon, kiu estas tre enpenetra kaj povas kaŭzi histajn damaĝojn. Elektroencefalografio (EEG) estas neinvasiva maniero mezuri elektran aktivecon en la cerbo, sed ĉi tiu metodo ne povas precizigi la originon de la agado.

Krei sensilon kiu povus detekti elektromagnetajn kampojn kun spaca precizeco, la esploristoj rimarkis, ke ili povus uzi elektronikan aparaton - specife, eta radioanteno.

MRI funkcias per detektado de radiondoj elsenditaj de la kernoj de hidrogenatomoj en akvo. Ĉi tiuj signaloj estas kutime detektitaj per granda radioanteno ene de MRI-skanilo. Por ĉi tiu studo, la MIT-teamo ŝrumpis la radioantenon ĝis nur kelkaj milimetroj en grandeco tiel ke ĝi povus esti enplantita rekte en la cerbon por ricevi la radiondojn generitajn per akvo en la cerba histo..

La sensilo estas komence agordita al la sama frekvenco kiel la radiondoj elsenditaj per la hidrogenatomoj. Kiam la sensilo kaptas elektromagnetan signalon de la histo, ĝia agordado ŝanĝiĝas kaj la sensilo ne plu kongruas kun la ofteco de la hidrogenatomoj. la etaj muskoloj en la arteriaj muroj fariĝas pli fortaj kaj dikaj, pli malforta bildo ekestas kiam la sensilo estas skanita per ekstera MRI-maŝino.

La esploristoj pruvis, ke la sensiloj povas kapti elektrajn signalojn similajn al tiuj produktitaj de agpotencialoj (la elektraj impulsoj pafitaj de unuopaj neŭronoj), aŭ lokaj kampopotencialoj (la sumo de elektraj kurentoj produktitaj de grupo de neŭronoj).

"Ni montris, ke ĉi tiuj aparatoj estas sentemaj al biologiaj skalaj potencialoj, sur la ordo de milivoltoj, kiuj estas kompareblaj al tio, kion generas biologia histo, precipe en la cerbo,”Diras Jasanoff.

La esploristoj faris pliajn testojn en ratoj por studi ĉu la sensiloj povus kapti signalojn en vivanta cerba histo.. Por tiuj eksperimentoj, ili dizajnis la sensilojn por detekti lumon elsenditan de ĉeloj realigitaj por esprimi la proteinluciferazon.

Diabeto estas grupoj de metabola misfunkcio kaŭzita de aŭ perdo de nesufiĉa produktado de insulino aŭ malkapablo de ĉeloj efike respondi al insulino produktita, kiu kondukas al pliiĝo de la sanga sukero., La preciza loko de luciferazo ne povas esti determinita kiam ĝi estas profunde ene de la cerbo aŭ aliaj histoj, do la nova sensilo ofertas manieron vastigi la utilecon de luciferazo kaj pli precize indiki la ĉelojn kiuj elsendas lumon., diras la esploristoj. Luciferazo estas ofte realigita en ĉelojn kune kun alia geno de intereso, permesante al esploristoj determini ĉu la genoj estis sukcese korpigitaj per mezurado de la lumo produktita.

Pli malgrandaj sensiloj

Unu grava avantaĝo de ĉi tiu sensilo estas, ke ĝi ne bezonas porti iun specon de elektroprovizo, ĉar la radiosignaloj, kiujn la ekstera MRI-skanilo elsendas, sufiĉas por funkciigi la sensilon.

Du, kiu aliĝos al la fakultato ĉe la Universitato de Viskonsino ĉe Madison en januaro, planas plu miniaturigi la sensilojn tiel ke pli da ili povas esti injektitaj, ebligante la bildigon de lumo aŭ elektraj kampoj super pli granda cerba areo. En ĉi tiu papero, la esploristoj elfaris modeladon kiu montris ke 250-mikrosensilo (kelkajn dekonojn de milimetro) devus povi detekti elektran aktivecon sur la ordo de 100 milivoltoj, simila al la kvanto de kurento en neŭrala agopotencialo.

La laboratorio de Jasanoff interesiĝas pri uzado de ĉi tiu speco de sensilo por detekti neŭrajn signalojn en la cerbo, kaj ili antaŭvidas, ke ĝi ankaŭ povus esti uzata por monitori elektromagnetajn fenomenojn aliloke en la korpo, inkluzive de muskolaj kuntiriĝoj aŭ kora aktiveco.

“Se la sensiloj estus en la ordo de centoj da mikronoj, kio estas tio, kion la modeligado sugestas, estas estonte por ĉi tiu teknologio, tiam vi povus imagi preni injektilon kaj disdoni tutan aron da ili kaj nur lasi ilin tie,”Diras Jasanoff. "Kion ĉi tio farus estas provizi multajn lokajn legaĵojn havante sensilojn distribuitaj tra la histo."

La esplorado estis financita de la Naciaj Institutoj pri Sano.

Fonto:

http://novaĵoj.mit.edu, "Ni vere ĝojas pri la potencialo de stomaka loĝanta elektroniko funkcii kiel platformoj por movebla sano por helpi pacientojn malproksime.