Cornell Üniversitesi araştırmacıları, bir tuz tanesi üzerinde dengede durabilecek kadar küçük, ancak canlı bir hayvanın beyin aktivitesini bir yıldan uzun süre kablosuz olarak kaydedebilecek kadar güçlü bir sinir implantı ürettiler.
Mikro Ölçekli Optoelektronik Bağlantısız Elektrot (MOTE) adı verilen cihaz, uzun vadeli, minimal invaziv sinirsel izleme ve biyolojik olarak entegre algılamaya doğru önemli bir adımı temsil ediyor.
Proje, Cornell Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Okulu'ndan Alyosha Molnar ile Nanyang Teknoloji Üniversitesi'nden Sunwoo Lee'nin eş başkanlığında yürütüldü. İmplantın uzunluğu yaklaşık 300 mikron, genişliği ise 70 mikrondur.
IŞIK İLE ENERJİ
Beyin dokusundan geçen zararsız kırmızı ve kızılötesi lazer ışınlarıyla çalışan MOTE, verileri beynin elektrik sinyallerini kodlayan küçük kızılötesi ışık darbeleriyle geri iletiyor.
Alüminyum galyum arsenitten yapılmış bir yarı iletken diyot, devreye güç sağlamak için ışık enerjisini yakalıyor ve veri göndermek için ışık yayıyor. Cihaz, aynı zamanda günlük mikroçiplerde bulunan yarı iletken teknolojiyle üretilmiş düşük gürültülü bir amplifikatör ve optik kodlayıcı da içeriyor.
Molnar, bu cihazın, bildikleri kadarıyla beyindeki elektriksel aktiviteyi ölçen ve bunu kablosuz olarak raporlayan en küçük sinir implantı olduğunu belirtti. Kod için darbe konum modülasyonu kullanarak (uydular için optik iletişimde kullanılan koda benzer), iletişim kurmak için çok az güç kullandıklarını ve verileri optik olarak başarılı bir şekilde geri alabildiklerini ifade etti.
FARELERDE BAŞARILI TEST
Araştırmacılar, MOTE'yi önce hücre kültürlerinde test ettikten sonra, farelerin bıyıklardan gelen duyusal bilgiyi işleyen beyin bölümü olan fıçı korteksine yerleştirdiler.
Bir yıl boyunca implant, fareler sağlıklı ve aktif kalırken, hem keskin nöron sivri uçları hem de daha geniş sinaptik aktiviteyi tutarlı bir şekilde kaydetti.
Molnar, ekibin beyin dokusunu tahriş etmeyecek bir sistem tasarlamak istediğini söyledi. Geleneksel elektrotların ve optik fiberlerin beyni tahriş edebildiğini, bunun da bağışıklık tepkisini tetikleyebildiğini belirtti. Amaçlarının, cihazı bu kesintiyi en aza indirecek kadar küçük hale getirmek olduğunu vurguladı.
GELECEK VİZYONU
MOTE'nin yarı iletken yapısı, araştırmacıların mevcut implantlarla mümkün olmayan bir durum olan MRI taramaları sırasında bile beyin aktivitesi verilerini toplamasına olanak sağlayabilir.
Teknoloji aynı zamanda omurilikte kullanıma uyarlanabilir veya sürekli izleme için yapay kafatası plakalarına entegre edilebilir. Bu atılım, Molnar'ın 2001'de ortaya attığı bir fikir olmasına rağmen, Cornell Neurotech üyeleriyle iş birliği yapmaya başlamasıyla birlikte son on yılda hız kazanmıştır.
