|
مهندسی عصبی یک زمینه بین‌‌رشته‌ای است که بر پایه مهارت‌های علوم تجربی و
محاسبات عصبی، عصب‌شناسی بالینی، پردازش سیگنال‌های بافتهای عصبی زنده،
مهندسی کامپیوتر، مهندسی بافت عصبی، علم مواد و فناوری نانو استوار است.
اندام‌های مصنوعی عصبی که به بافت صدمه‌دیده اضافه می‌شوند، باید توانایی
دو عمل مهم را داشته باشند: تحریک سیستم عصبی و ثبت فعالیت آن.
به همین دلیل مهندسان باید درک کاملی از سازوکارهای بنیادی انتقال پیام‌های
سلولی از طریق انتقالات سیناپسی سیستم‌های عصبی و پس از آن توسعه فناوری‌هایی
برای تکرار آنها با ابزارهای مصنوعی داشته باشند.
درک دانشمندان از پردازش شبکه عصبی به‌وسیله آرایه میکروالکترودی(MEA) که
توانایی ثبت همزمان فعالیت چندین سلول عصبی را دارند، آسان شده‌است.
دکترBarclay Morrison گفت: “ما نوع جدیدی از MEAها را معرفی کردیم که جنس
آنها از فلز نیست؛ بلکه از نانوالیاف کربنی‌ای تشکیل شده که به‌طور عمودی
ردیف شده‌اند. بر عکسِ آرایه‌های مسطح مرسوم، نانوالیاف کربنی یک ساختار
غیر مسطح جدید با نسبت طول به عرض بالا را تشکیل می‌دهند که فرصت‌های بی‌نظیری
برای بررسی پدیده‌های درون سلولی و بین سلولی فراهم می‌کنند. علاوه براین،
این آرایه‌ها هم می‌توانند به‌عنوان فصل مشترک سلول‌های بافت سالم به کار
روند و هم توانایی تحریک و ثبت پتانسیل‌های کنشی را دارند.
برای ثبت فعالیتهای الکتریکی، یک تکه از بافت زنده هیپوکامپال بر روی
ردیفی از نانوالیاف کربنی گذاشته شده و به الکترودها اجازه نفوذ به بافت
داده شد، سپس پاسخ‌های رسیده از محرک استفاده‌شده برای الکترودها را ثبت
کردند. در زمینه مهندسی عصبی، الکترودهای کربنی چندین مزیت نسبت به
الکترودهای دیگر دارند.
هدفی که این پژوهش در درازمدت دنبال میکند، نشان دهنده توانایی اندازهگیری
سیگنال‌های الکتروفیزیولوژیکی و تمرکز انتقالدهندههای عصبی با استفاده از
میکروالکترودهای جدید است. Morrison امیدوار است که این توانایی در نهایت
به بهبود پروتزهای عصبی بینجامد و به شکلی فعالیت، سلامت و سازگاری مناسبی
را با بافت مورد نظر برقرار کند.
آرایه‌های میکروالکترودهای حسی می‌توانند درک پایهای دینامیک شبکه عصبی،
نحوه برقراری ارتباط سلول‌های عصبی با یکدیگر، خواص مختلفی از این شبکه
عصبی و نحوه عملکرد مغز را برای ما افزایش دهد.
از این توانایی حسگرهای دوجانبه در پروتزهای عصبی هم میتوان استفاده کرد.
اگر چه الکترودهای مبتنی بر کربن ممکن است به‌منظور تخصصی عمل کردن برای
برخی نمونههایی که به‌راحتی اکسید می‌شوند، با آنزیم‌ها عاملدار شوند؛
امّا فرایند عاملدار کردن الکترودها برای نمونههایی که ه‌بسختی اکسید
می‌شوند،یک مشکل حل‌نشده است.
|
