کاف‌های رباتیک کوچک عصب نوید موفقیت در مراقبت عصبی را می‌دهند _اخبار روانشناسی جزیره ذهن

خلاصه: محققان دستگاه‌های نوآورانه و انعطاف‌پذیری ابداع کردند که می‌توانند به آرامی دور رشته‌های عصبی بپیچند و به طور بالقوه تشخیص و درمان اختلالات عصبی را تغییر دهند. این «سرآستین‌های عصبی» کوچک و انعطاف‌پذیر از روباتیک نرم و الکترونیک انعطاف‌پذیر برای ارتباط با اعصاب محیطی بدون ایجاد آسیب استفاده می‌کنند.

این کاف‌ها که با موفقیت روی موش‌ها آزمایش شدند، شکل خود را با حداقل ولتاژ تنظیم می‌کنند و نیاز به بخیه یا چسب جراحی را از بین می‌برند. این پیشرفت می تواند منجر به درمان های کمتر تهاجمی برای بیماری هایی مانند صرع، درد مزمن شود و می تواند کنترل اندام های مصنوعی را بهبود بخشد.

نویسنده:

1. مواد پیشرفتهکاف عصب‌ها از پلیمرهای رسانای مورد استفاده در رباتیک نرم ساخته شده‌اند و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا تنها با چند صد میلی‌ولت الکتریسیته در اطراف رشته‌های عصبی منبسط یا منقبض شوند.
2. برنامه غیر تهاجمی: کاف‌ها را می‌توان در یک سوزن غلت داد و در نزدیکی عصب هدف تزریق کرد، جایی که آن‌ها به خودی خود تنظیم می‌شوند تا به دور عصب بپیچند و قرار دادن کم تهاجمی را تسهیل می‌کنند.
3. پتانسیل آینده: این فناوری می‌تواند امکان درمان‌های عصبی بسیار هدفمند را بدون نیاز به جراحی باز فراهم کند و حتی پیش‌بینی می‌شود که به مناطق صعب العبور در داخل بدن حرکت کند.

منبع: دانشگاه کمبریج

محققان دستگاه‌های کوچک و انعطاف‌پذیری ساخته‌اند که می‌توانند بدون آسیب رساندن به رشته‌های عصبی اطراف آن‌ها بپیچند.

محققان دانشگاه کمبریج، تکنیک‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر و رباتیک نرم را برای توسعه این دستگاه‌ها ترکیب کردند که می‌تواند برای تشخیص و درمان طیف وسیعی از اختلالات، از جمله صرع و درد مزمن، یا کنترل اندام‌های مصنوعی استفاده شود.

ابزارهای کنونی برای ارتباط با اعصاب محیطی – 43 جفت اعصاب حرکتی و حسی که مغز و نخاع را به هم متصل می‌کنند – قدیمی، حجیم و دارای خطر بالای آسیب عصبی هستند. با این حال، ربات‌های اعصاب رباتیک که توسط تیم کمبریج ساخته شده‌اند، به اندازه‌ای حساس هستند که رشته‌های عصبی ظریف را بدون ایجاد آسیب، در دست بگیرند یا بپیچند.

آزمایش‌های کاف عصب در موش‌ها نشان داد که دستگاه‌ها فقط به ولتاژهای کوچک نیاز دارند تا به روشی کنترل‌شده تغییر شکل دهند و بدون نیاز به بخیه‌های جراحی یا چسب، حلقه‌ای را در اطراف اعصاب ایجاد کنند.

محققان می گویند ترکیب محرک های الکتریکی نرم با فناوری عصبی می تواند پاسخی به نظارت و درمان کم تهاجمی برای طیف وسیعی از شرایط عصبی باشد.

نتایج در مجله گزارش شده است مواد طبیعت.

از ایمپلنت های عصبی الکتریکی می توان برای تحریک یا مسدود کردن سیگنال ها در اعصاب هدف استفاده کرد. به عنوان مثال، آنها ممکن است با مسدود کردن سیگنال های درد به تسکین درد کمک کنند، یا می توانند برای بازگرداندن حرکت در اندام های فلج با ارسال سیگنال های الکتریکی به اعصاب استفاده شوند.

نظارت بر عصب نیز یک روش جراحی استاندارد است که در مناطقی از بدن که دارای غلظت بالایی از رشته‌های عصبی است، مانند هر جایی نزدیک به نخاع عمل می‌کند.

این ایمپلنت‌ها امکان دسترسی مستقیم به رشته‌های عصبی را فراهم می‌کنند، اما با خطرات خاصی همراه هستند. پروفسور جورج مالیاراس از دپارتمان مهندسی کمبریج که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، گفت: «ایمپلنت های عصبی با خطر بالایی برای آسیب عصبی همراه هستند.

اعصاب کوچک و بسیار ظریف هستند، بنابراین هر زمان که چیزی بزرگ مانند الکترود را در تماس با آنها قرار دهید، خطری برای اعصاب است.

دکتر دامیانو بارون، یکی از نویسندگان این پژوهش، گفت: «آستین‌های عصبی که دور اعصاب می‌پیچند، کم‌تهاجمی‌ترین ایمپلنت‌های موجود در حال حاضر هستند، اما علی‌رغم این، هنوز خیلی حجیم، سفت و سخت برای کاشت هستند و نیاز به جابجایی قابل توجه و آسیب احتمالی به عصب دارند.» بخش علوم اعصاب بالینی کمبریج.

محققان نوع جدیدی از کاف عصبی ساخته شده از پلیمرهای رسانا را طراحی کردند که معمولاً در رباتیک نرم استفاده می شود. کاف های فوق العاده نازک در دو لایه مجزا طراحی شده اند. استفاده از مقادیر اندک الکتریسیته – فقط چند صد میلی ولت – باعث متورم یا جمع شدن دستگاه ها می شود.

کاف‌ها به اندازه‌ای کوچک هستند که می‌توان آن‌ها را در یک سوزن جمع کرد و در نزدیکی عصب هدف تزریق کرد. هنگامی که کاف ها به صورت الکتریکی فعال می شوند، شکل خود را تغییر می دهند تا به دور عصب بپیچند و امکان نظارت یا تغییر فعالیت عصبی را فراهم کنند.

دکتر Chaoqun Dong، نویسنده اول مقاله، گفت: “برای اطمینان از استفاده ایمن از این دستگاه ها در داخل بدن، ما موفق شده ایم ولتاژ مورد نیاز برای فعال سازی را به مقادیر بسیار پایین کاهش دهیم.”

مهم‌تر این است که این کاف‌ها می‌توانند در هر دو جهت تغییر شکل دهند و دوباره برنامه‌ریزی شوند. این بدان معناست که جراحان می توانند میزان محکم قرار گرفتن دستگاه در اطراف عصب را تنظیم کنند تا زمانی که بهترین نتایج را برای ضبط و تحریک عصب به دست آورند.

آزمایشات روی موش‌ها نشان داد که می‌توان کاف‌ها را بدون جراحی با موفقیت قرار داد و آنها حلقه‌ای خود بسته‌شونده را در اطراف عصب هدف تشکیل دادند. محققان در حال برنامه‌ریزی برای آزمایش‌های بیشتر این دستگاه‌ها در مدل‌های حیوانی هستند و امیدوارند ظرف چند سال آینده آزمایش‌هایی را روی انسان‌ها آغاز کنند.

بارون گفت: «با استفاده از این روش، می‌توانیم به اعصابی دست پیدا کنیم که دسترسی به آنها از طریق جراحی باز دشوار است، مانند اعصابی که کنترل، درد، بینایی یا شنوایی را کنترل می‌کنند، اما بدون نیاز به کاشت چیزی در مغز». توانایی قرار دادن این کاف‌ها به گونه‌ای که دور اعصاب بپیچند، این روش را برای جراحان بسیار آسان‌تر می‌کند و برای بیماران خطر کمتری دارد.»

مالیاراس گفت: «توانایی ساخت ایمپلنتی که می‌تواند از طریق فعال‌سازی الکتریکی تغییر شکل دهد، طیف وسیعی از احتمالات آینده را برای درمان‌های بسیار هدفمند باز می‌کند.

در آینده، ممکن است بتوانیم ایمپلنت‌هایی داشته باشیم که می‌توانند از طریق بدن یا حتی به مغز حرکت کنند – این باعث می‌شود که شما رویاپردازی کنید که چگونه می‌توانیم از فناوری برای سودمندی بیماران در آینده استفاده کنیم.

درباره این اخبار تحقیقاتی نوروتکنولوژی، رباتیک و عصب شناسی

نویسنده: جورج ملیاراس
منبع: دانشگاه کمبریج
مخاطب: جورج مالیاراس – دانشگاه کمبریج
تصویر: این تصویر به Neuroscience News اعتبار داده شده است

تحقیق اصلی: دسترسی آزاد.
“میکروالکترودهای فعال الکتروشیمیایی برای رابط‌های عصبی محیطی با حداقل تهاجم” توسط جورج ملیاراس و همکاران. مواد طبیعی

---

خلاصه

میکروالکترودهای فعال الکتروشیمیایی برای رابط‌های عصبی محیطی با حداقل تهاجم

آرایه های الکترودی که با اعصاب محیطی ارتباط دارند در تشخیص و درمان اختلالات عصبی استفاده می شوند. با این حال، آنها نیاز به جراحی های پیچیده ای برای قرار دادن دارند که خطر بالایی از آسیب عصبی را به همراه دارد.

در اینجا ما از پیشرفت‌های اخیر در محرک‌های رباتیک نرم و الکترونیک انعطاف‌پذیر برای ایجاد کاف‌های عصبی بسیار منطبق‌پذیر استفاده می‌کنیم که محرک‌های نرم مبتنی بر پلیمر رسانای الکتروشیمیایی را با میکروالکترودهای امپدانس پایین ترکیب می‌کنند.

این کاف ها که با ولتاژهای اعمال شده به کوچکی چند صد میلی ولت هدایت می شوند، امکان گرفتن فعال یا پیچیده شدن اطراف اعصاب ظریف را فراهم می کنند. ما این فناوری را با استفاده از مدل‌های in vivo موش صحرایی تأیید می‌کنیم و نشان می‌دهیم که کاف‌ها یک رابط بیوالکترونیکی خود بسته و قابل اعتماد را با عصب سیاتیک موش‌ها بدون استفاده از بخیه‌های جراحی یا چسب حفظ می‌کنند.

این ادغام یکپارچه محرک‌های الکتروشیمیایی نرم با فناوری عصبی مسیری را به سمت نظارت حین عمل جراحی با حداقل تهاجم بر فعالیت عصبی و رابط‌های بیوالکترونیکی با کیفیت بالا ارائه می‌دهد.