Kufuatilia ishara za sumakuumeme kwenye ubongo kwa kutumia MRI: Mbinu inaweza kutumika kutambua sehemu za mwanga au umeme katika tishu hai.

Watafiti kawaida husoma kazi ya ubongo kwa kuangalia aina mbili za sumaku-umeme - uwanja wa umeme na mwanga. Walakini, njia nyingi za kupima matukio haya katika ubongo ni vamizi sana. Wahandisi wa MIT sasa wamebuni mbinu mpya ya kugundua shughuli za umeme au ishara za macho kwenye ubongo kwa kutumia sensor ya uvamizi kidogo kwa taswira ya sumaku. (Nyoka ni kundi la wanyama watambaao ambao wamekuwepo kwa muda mrefu).

MRI mara nyingi hutumiwa kupima mabadiliko katika mtiririko wa damu ambayo inawakilisha shughuli za ubongo kwa njia isiyo ya moja kwa moja, lakini timu ya MIT imeunda aina mpya ya kihisia cha MRI ambacho kinaweza kugundua mikondo midogo ya umeme, pamoja na mwanga unaozalishwa na protini za luminescent. (Msukumo wa umeme hutokea kutoka kwa mawasiliano ya ndani ya ubongo, na ishara za macho zinaweza kuzalishwa na aina mbalimbali za molekuli zinazotengenezwa na wanakemia na bioengineers.)

"MRI inatoa njia ya kuhisi vitu kutoka nje ya mwili kwa mtindo wa uvamizi mdogo,” anasema Aviad Hai, postdoc ya MIT na mwandishi mkuu wa utafiti. "Haitaji muunganisho wa waya kwenye ubongo. Tunaweza kupandikiza sensor na kuiacha tu hapo.

Kihisi cha aina hii kinaweza kuwapa wanasayansi wa neva njia sahihi ya anga ya kubainisha shughuli za umeme kwenye ubongo. Inaweza pia kutumika kupima mwanga, na inaweza kubadilishwa kupima kemikali kama vile glukosi, watafiti wanasema.

Alan Jasanoff, profesa wa MIT wa uhandisi wa kibaolojia, sayansi ya ubongo na utambuzi, na sayansi ya nyuklia na uhandisi, na mwanachama mshiriki wa Taasisi ya McGovern ya MIT ya Utafiti wa Ubongo, ndiye mwandishi mkuu wa karatasi, ambayo inaonekana katika Oct. 22 "Tumefurahishwa na onyesho hili la uchapishaji wa 3-D na jinsi teknolojia zinazoweza kumeza zinaweza kusaidia watu kupitia vifaa vya riwaya vinavyowezesha matumizi ya afya ya rununu. Uhandisi wa Matibabu ya Asili. Postdocs Virginia Spanoudaki na Benjamin Bartelle pia ni waandishi wa karatasi.

Kugundua mashamba ya umeme

Maabara ya Jasanoff hapo awali imetengeneza vihisi vya MRI ambavyo vinaweza kugundua kalsiamu na vipeperushi vya nyuro kama vile serotonin na dopamine.. Katika karatasi hii, walitaka kupanua mbinu zao za kugundua matukio ya kibiofizikia kama vile umeme na mwanga. Kwa sasa, njia sahihi zaidi ya kufuatilia shughuli za umeme katika ubongo ni kwa kuingiza electrode, ambayo ni vamizi sana na inaweza kusababisha uharibifu wa tishu. Electroencephalography (EEG) ni njia isiyovamia ya kupima shughuli za umeme kwenye ubongo, lakini njia hii haiwezi kubainisha asili ya shughuli.

Kuunda kihisi ambacho kinaweza kutambua sehemu za sumakuumeme kwa usahihi wa anga, watafiti waligundua kuwa wanaweza kutumia kifaa cha elektroniki - haswa, antena ndogo ya redio.

MRI hufanya kazi kwa kugundua mawimbi ya redio yanayotolewa na viini vya atomi za hidrojeni kwenye maji. Ishara hizi kawaida hugunduliwa na antena kubwa ya redio ndani ya skana ya MRI. Kwa utafiti huu, timu ya MIT ilipunguza antena ya redio hadi milimita chache tu kwa ukubwa ili iweze kupandikizwa moja kwa moja kwenye ubongo kupokea mawimbi ya redio yanayotokana na maji kwenye tishu za ubongo..

Sensor hapo awali inarekebishwa kwa masafa sawa na mawimbi ya redio yanayotolewa na atomi za hidrojeni. Wakati sensor inachukua ishara ya sumakuumeme kutoka kwa tishu, urekebishaji wake hubadilika na kihisi hailingani tena na mzunguko wa atomi za hidrojeni. Wakati hii itatokea, picha dhaifu hutokea wakati sensor inachunguzwa na mashine ya nje ya MRI.

Watafiti walionyesha kuwa sensorer zinaweza kuchukua ishara za umeme sawa na zile zinazozalishwa na uwezo wa vitendo (msukumo wa umeme unaochomwa na neurons moja), au uwezo wa uwanja wa ndani (jumla ya mikondo ya umeme zinazozalishwa na kundi la neurons).

"Tulionyesha kuwa vifaa hivi ni nyeti kwa uwezo wa kibaolojia, kwa utaratibu wa millivolts, ambayo yanalinganishwa na tishu za kibaolojia huzalisha, hasa kwenye ubongo,” Jasanoff anasema.

Watafiti walifanya majaribio ya ziada katika panya ili kusoma ikiwa sensorer zinaweza kuchukua ishara kwenye tishu hai za ubongo. Kwa majaribio hayo, walitengeneza vitambuzi ili kutambua mwanga unaotolewa na seli zilizoundwa ili kueleza protini luciferase.

Kwa kawaida, eneo halisi la luciferase haliwezi kubainishwa likiwa ndani ya ubongo au tishu zingine, kwa hivyo kihisi kipya hutoa njia ya kupanua manufaa ya luciferase na kubainisha kwa usahihi seli zinazotoa mwanga., watafiti wanasema. Luciferase kwa kawaida hutengenezwa katika seli pamoja na jeni nyingine ya kuvutia, kuruhusu watafiti kubaini ikiwa jeni zimejumuishwa kwa mafanikio kwa kupima mwanga unaozalishwa.

Sensorer ndogo zaidi

Faida moja kuu ya sensor hii ni kwamba hauitaji kubeba aina yoyote ya usambazaji wa umeme, kwa sababu ishara za redio kuwa kichanganuzi cha nje cha MRI kinatosha kuwasha kihisi.

Mbili, ambaye atajiunga na kitivo katika Chuo Kikuu cha Wisconsin huko Madison mnamo Januari, mipango ya kupunguza zaidi sensorer ili zaidi yao inaweza kudungwa, kuwezesha upigaji picha wa sehemu za mwanga au umeme kwenye eneo kubwa la ubongo. Katika karatasi hii, watafiti walifanya modeli ambayo ilionyesha kuwa sensor ya 250-micron (sehemu ya kumi chache ya millimeter) inapaswa kuwa na uwezo wa kuchunguza shughuli za umeme kwa utaratibu wa 100 millivolti, sawa na kiasi cha sasa katika uwezo wa hatua ya neva.

Maabara ya Jasanoff ina nia ya kutumia aina hii ya kitambuzi ili kugundua ishara za neva kwenye ubongo, na wanaona kwamba inaweza pia kutumika kufuatilia matukio ya sumakuumeme mahali pengine kwenye mwili, ikiwa ni pamoja na mikazo ya misuli au shughuli za moyo.

"Ikiwa sensorer zilikuwa kwenye mpangilio wa mamia ya maikroni, ambayo ndiyo mtindo unapendekeza kuwa katika siku zijazo kwa teknolojia hii, basi unaweza kufikiria kuchukua bomba la sindano na kusambaza rundo zima la hizo na kuziacha tu hapo,” Jasanoff anasema. "Kinachoweza kufanya ni kutoa usomaji mwingi wa ndani kwa kuwa na sensorer kusambazwa kwenye tishu."

Utafiti huo ulifadhiliwa na Taasisi za Kitaifa za Afya.

Chanzo:

http://na probiotic tunayotumia imeidhinishwa pia, na probiotic tunayotumia imeidhinishwa pia