ایمپلنتهای عصبی امروزی هر روز کوچکتر میشوند، اما همچنان اغلب به دلیل حجم بزرگ و مشکلات جانبی، محدودیتهایی دارند. پژوهشگران دانشگاه کرنل اخیراً نسل جدیدی از ایمپلنتها را ارائه دادهاند که به اندازه یک دانه برنج بوده و طراحی آن قابلیت انطباق با دیگر نقاط حساس بدن را دارد.
این دستگاه که «میکروسکیل اپتو الکترونیک تربلِس الکترود» (MOTE) نام دارد، ابعادی در حدود ۳۰۰ میکرومتر طول و ۷۰ میکرومتر عرض داشته که به اندازه یک تار موی انسان است. عملکرد آن بر پایه کدگذاری سیگنالهای عصبی در پالسهای نور مادون قرمز است که با عبور از بافتهای مغزی و استخوان، دادهها را به صورت بیسیم به گیرنده ارسال میکند.
این سیستم به لطف ماده نیمههادی آلومینیوم گالیوم آرسناید قادر است انرژی نور را برداشت کرده و به عنوان منبع تغذیه و همچنین فرستنده نور برای ارسال دادهها به کار گیرد. افزون بر این، از یک تقویتکننده نویز پایین و رمزگذار اپتیکی بهره میبرد که اصول مشابهی با فناوریهای ارتباطات ماهوارهای دارد.
تیم پژوهشی ابتدا عملکرد MOTE را در کشت سلولی آزمایشگاهی بررسی کرد و سپس آن را به قشر مغزی موش کاشت. بیش از یک سال، این ایمپلنت توانست فعالیتهای عصبی و سیناپسی را با دقت بالا و به صورت فعال ثبت کند.
یکی از مشکلات عمده ایمپلنتهای رایج، عدم عملکرد در شرایط تصویربرداری MRI به دلیل تداخلات الکتریکی است، اما MOTE با استفاده از مواد ویژه خود قادر به رفع این محدودیتها شده است. همچنین ویژگی بیسیمی آن، مسئله تداخلات الکترودها و فیبرهای نوری را برطرف کرده است.
هدف تیم طراحی ساخت دستگاهی بسیار کوچک بود که کمترین آسیب را به بافت مغز وارد کرده و دور از هر گونه پاسخ ایمنی، قادر به ثبت سریعتر فعالیتهای مغزی از فناوریهای تصویربرداری رایج باشد، و بدون نیاز به اصلاح ژنتیکی سلولها.
این فناوری میتواند در آینده برای کاشت در بافتهای حساس دیگر مانند نخاع یا صفحات جمجمه مصنوعی نیز کاربرد داشته باشد. پژوهشگران معتقدند این طراحی اساس دسترسی به سیگنالهای فیزیولوژیکی مختلف در قالب دستگاههای کوچک و بدون سیم برای دورههای طولانی را فراهم میکند.
