Kurbağa embriyolarının nöral aktivitesini izleyen implantlar, kurbağa yavrularına dönüşürken ve daha sonra yetişkinler gelişmekte olan beyne bir pencere sunabilir
İç anatomisini görselleştirmek için immünofloresan ile boyanmış bir kurbağa, içine bir embriyo olarak içine bir beyin izleme cihazı vardı
Karmaşık düşünceler, eylemler ve hatta kendini yansıtma üretebilen beynimiz aslında hiçbir şeyden nasıl büyür? En erken embriyonik aşamada bir elektronik implantın beyinlerinin bir öncüsüne dahil edildiği kurbağa yavrularında bir deney, bizi bu soruyu cevaplamaya daha yakın hale getirmiş olabilir.
Nörogelişimsel süreçlere bakma girişimleri, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme veya beyne yapışmış sert elektrot kabloları gibi araçlara dayanmaktadır. Ancak görüntüleme çözünürlüğü yararlı olamayacak kadar düşüktü, sert kablolar beynin belirli bir gelişim anının anlık görüntüsünden başka bir şey sunamayacak kadar hasar gördü.
Şimdi, Harvard Üniversitesi’ndeki Jia Liu ve meslektaşları, yumuşaklığı ve uygunluğu beyinlerle eşleşen bir malzeme – bir tür perfluropolimer – tanımladılar. Daha sonra nöral plakaya yerleştirdikleri ultra ince iletkenlerin etrafına yumuşak, gerilebilir bir ağ oluşturmak için kullandılar – Nöral tüpü oluşturan düz, erişilebilir bir yapı, beynin öncüsü – Afrika pençeli kurbağanın (Xenopus laevis) embriyolar.
Nöral plaka katlandıkça ve genişledikçe, şerit benzeri ağ, büyüyen beynin içine yerleştirildi, burada doku ile gerilirken ve bükülürken işlevselliğini korudu. Araştırmacılar beyin sinyallerini ölçmek istediklerinde, kafatasının bir kısmını kafatasından dışarı çıkaran ve nöral aktiviteyi gösteren bir bilgisayara bağlandılar.
İmplant ne beyne zarar vermedi ne de bir bağışıklık tepkisi ortaya çıkardı ve embriyolar beklendiği gibi kurbağa yavrularına dönüştü. En azından biri normal bir kurbağaya dönüşmeye devam etti, diyor Liu.
Pennsylvania’daki Carnegie Mellon Üniversitesi’nde Christopher Bettinger, “Tüm malzemeleri entegre etmek ve her şeyin işe yaraması oldukça şaşırtıcı” diyor. “Bu, biyologların gelişim sırasında nöral aktiviteyi ölçmelerine izin vererek potansiyel olarak temel sinirbilimini ilerletebilecek harika bir araçtır.”
Ekibin deneyden iki ana paket var. İlk olarak, doku farklı fonksiyonlardan sorumlu özel yapılara farklılaştıkça nöral aktivite paternleri beklendiği gibi değişti. Liu, daha önce bir parça doku kendi programının bir hesaplama makinesine nasıl programlandığını izlemek mümkün değildi, diyor Liu.
İkinci bir gizem, amputasyondan sonra yenilenen bir hayvanın beyin aktivitesinin nasıl değiştiğiydi. Uzun süredir devam eden bir fikir, elektriksel aktivitenin daha önceki bir gelişim durumuna geri döndüğü, ekibin implantını aksolotlları içeren bir deneyde kullanarak onayladığı idi.
Liu’nun ekibi şimdi araştırmayı kemirgenleri içerecek şekilde genişletiyor. Amfibilerden farklı olarak, gelişimleri bir uterusta gerçekleşir, bu nedenle ağ implantasyonu in vitro fertilizasyon ve sinyal iletimini ölçmenin, ağın bir bilgisayara bağlanmasından daha karmaşık bir şekilde ölçülmesini gerektirecektir. Bununla birlikte, Liu, sonunda hayvan modellerinde otizm ve şizofreni gibi koşulların en erken aşamalarını gözlemlemekten elde edilebilecek anlayışların çabaya değeceğini umuyor.
Bettinger, benzer cihazların yaralanma onarımı ve rehabilitasyonunu takiben nöromüsküler rejenerasyonu izlemek için kullanılabilir. “Genel olarak, bu, ultra uyumlu elektronikler için büyük potansiyel uygulamaların genişliğini vurgulayan etkileyici bir tur kuvvetidir” diyor.
