Τι θα συμβεί αν το επόμενο gadget για την αποστολή μηνυμάτων στους φίλους σας δεν ήταν ένα ρολόι κολλημένο στον καρπό σας ή ένα τηλέφωνο γεμισμένο στην τσέπη σας - αλλά μια ηλεκτρονική συσκευή ενσωματωμένη στον εγκέφαλό σας; Τώρα, ένα νέο είδος ευέλικτου κυκλώματος μας έχει φέρει ένα βήμα πιο κοντά σε αυτό το μέλλον επιστημονικής φαντασίας. Εμφυτευμένο μέσω έγχυσης, ένα πλέγμα καλωδίων, μόνο μερικά χιλιοστά σε μήκος, μπορεί να εμπνεύσει τον εαυτό του με ζωντανούς νευρώνες και να υποκλέψει την ομιλία του, προσφέροντας έναν τρόπο για να διασυνδέσετε την ηλεκτρονική με την εγκεφαλική σας δραστηριότητα.
σχετικό περιεχόμενο
- Τα κύματα των κραδασμών μπορούν να δημιουργήσουν επικίνδυνες φυσαλίδες στον εγκέφαλο
- Κάνετε νέες αναμνήσεις, αλλά κρατήστε το παλιό, με λίγη βοήθεια από τα ηλεκτρόδια
- Αυτό το Stroke of Genius θα σας επιτρέψει να γράψετε με τον εγκέφαλό σας
«Προσπαθούμε να διαλύσουμε τη διάκριση μεταξύ ηλεκτρονικών κυκλωμάτων και νευρικών κυκλωμάτων», λέει ο Charles Lieber, ένας νανοτεχνολόγος στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και συν-συγγραφέας μιας μελέτης που περιγράφει τη συσκευή αυτή την εβδομάδα στη Φύση Νανοτεχνολογία.
Μέχρι στιγμής, η τεχνολογία έχει δοκιμαστεί μόνο στα κεφάλια των ζωντανών ποντικών. Αλλά ο Λίμπερ ελπίζει τελικά να το μεταφέρει στον άνθρωπο. Οι υποστηρικτές του περιλαμβάνουν τη Fidelity Biosciences, μια εταιρεία επιχειρηματικών κεφαλαίων που ενδιαφέρεται για νέους τρόπους αντιμετώπισης των νευροεκφυλιστικών διαταραχών όπως η νόσος του Parkinson. Ο στρατός έχει επίσης ενδιαφερθεί, παρέχοντας υποστήριξη μέσω του προγράμματος Cyborgcell της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ, το οποίο επικεντρώνεται σε ηλεκτρονικά μικρής κλίμακας για την "ενίσχυση της απόδοσης" των κυττάρων.
Νευρωνικά ηλεκτρονικά είναι ήδη μια πραγματικότητα για μερικούς ανθρώπους. Εκείνοι που πάσχουν από σοβαρές δονήσεις ή ανεξέλεγκτους σπασμούς μυών μπορούν να βρουν ανακούφιση μέσω ηλεκτρικών κλονισμών, οι οποίοι παραδίδονται από μακρά καλώδια με σπείρωμα βαθιά στον εγκέφαλο. Και τα τετραπληγικά έχουν μάθει να ελέγχουν προσθετικά άκρα χρησιμοποιώντας μάρκες ενσωματωμένες στον εγκέφαλο ή ηλεκτρόδια που τοποθετούνται στην επιφάνεια του εγκεφάλου.
Αλλά αυτές οι τεχνολογίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε σοβαρές περιπτώσεις επειδή απαιτούν επεμβατικές διαδικασίες. "Οι προηγούμενες συσκευές βασίστηκαν σε μεγάλες τομές και χειρουργικές επεμβάσεις", λέει η Dae-Hyeong Kim, μια νανοτεχνολόγος στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Νότιας Κορέας της Σεούλ.
Αυτό που κάνει τη νέα προσέγγιση διαφορετική είναι η εξαιρετική ευκαμψία του κυκλώματος. Το κύκλωμα είναι κατασκευασμένο από μεταλλικά και πλαστικά νήματα που υφαίνονται μαζί όπως το δίχτυ, το κύκλωμα είναι "εκατό χιλιάδες φορές πιο εύκαμπτο από άλλα εμφυτεύσιμα ηλεκτρονικά", λέει ο Lieber. Το δίχτυ μπορεί να τυλιχτεί έτσι ώστε να μπορεί εύκολα να διέλθει μέσω βελόνας σύριγγας. Μόλις εισέλθει στο σώμα, το δίχτυ ξετυλίγεται από μόνο του και γίνεται ενσωματωμένο στον εγκέφαλο.
Οι αυτοψίες εγχυμένων ποντικών αποκάλυψαν ότι τα σύρματα είχαν υφανθεί μέσα στο μπερδεμένο ύφασμα των νευρώνων κατά τη διάρκεια των εβδομάδων. Στερεές συνδέσεις σχηματίζονται ως πλαστικό και εγκεφαλική ύλη πλεγμένες μαζί με φαινομενικά ελάχιστα αρνητικές επιπτώσεις. Αυτή η συμβατότητα είναι ίσως επειδή το δίχτυ διαμορφώθηκε μετά από τρισδιάστατα ικριώματα που χρησιμοποιούνται από βιοϊατρικούς μηχανικούς για την ανάπτυξη ιστών εκτός του σώματος.
Μία εικόνα μικροσκοπίου 3-D δείχνει το πλέγμα που εγχύεται σε μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται πλευρική κοιλία. (Lieber Research Group, Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ) Οι δραστηριότητες των νευρώνων θα μπορούσαν να παρακολουθούνται χρησιμοποιώντας μικροσκοπικούς αισθητήρες συνδεδεμένους στο κύκλωμα. Οι ανιχνευτές τάσης ανέλαβαν ρεύματα που παράγονται από ξεχωριστά εγκεφαλικά κύτταρα. Αυτά τα ηλεκτρικά σήματα μεταδόθηκαν κατά μήκος ενός καλωδίου που εξέρχεται από το κεφάλι σε έναν υπολογιστή.
"Αυτό θα μπορούσε να κάνει κάποιες επιδρομές σε μια εγκεφαλική διεπαφή για τους καταναλωτές", λέει ο Jacob Robinson, ο οποίος αναπτύσσει τεχνολογίες που αλληλεπιδρούν με τον εγκέφαλο στο Πανεπιστήμιο Rice. "Η σύνδεση του υπολογιστή στον εγκέφαλό σας γίνεται πολύ πιο ευχάριστη εάν το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να κάνετε κάποια ένεση."
Για νευροεπιστήμονες που ενδιαφέρονται για το πώς επικοινωνούν τα εγκεφαλικά κύτταρα, αυτό το ευαίσθητο εργαλείο προσφέρει πρόσβαση σε τμήματα του νευρικού συστήματος που είναι δύσκολο να μελετηθούν με τις παραδοσιακές τεχνολογίες. Τρεις μήνες πριν, για παράδειγμα, ένας συνάδελφος του Lieber έβαλε μερικά από τα δίχτυα του στα μάτια των ποντικών, κοντά σε νευρικά κύτταρα που συλλέγουν οπτικές πληροφορίες από τον αμφιβληστροειδή. Η εξέταση αυτών των κυττάρων απαιτεί συνήθως το κόψιμο ενός κομματιού του ματιού. Τα σήματα που συλλέγονται από τα ενέσιμα δίχτυα παρέμειναν ισχυρά μέχρι τώρα και τα ποντίκια παραμένουν υγιή.
Για να είναι χρήσιμο για τον άνθρωπο, όμως, η ομάδα του Lieber θα πρέπει να αποδείξει ότι τα δίχτυα έχουν ακόμα μεγαλύτερη μακροζωία. Τα προηγούμενα νευρικά ηλεκτρονικά έχουν υποστεί προβλήματα σταθερότητας. τείνουν να χάσουν σήμα με την πάροδο του χρόνου καθώς τα κύτταρα κοντά στους άκαμπτους εισβολείς πεθαίνουν ή μεταναστεύουν μακριά. Αλλά η ομάδα είναι αισιόδοξη ότι το πλέγμα του Lieber θα αποδειχθεί πιο φιλικό προς το μυαλό, καθώς τα κύτταρα που το συναντούν μέχρι τώρα φαίνεται να αγκαλιάζουν και να μεγαλώνουν στα κενά του.
Η ακρόαση στην εγκεφαλική δραστηριότητα μπορεί να είναι μόνο η αρχή - όπως συμβαίνει με τα καθημερινά κυκλώματα, μπορούν να προστεθούν διαφορετικά συστατικά για διαφορετικές εργασίες. Σε ένα άλλο πείραμα, η ομάδα του Lieber ενέδωσε κυκλώματα εξοπλισμένα με αισθητήρες πίεσης σε τρύπες μέσα σε ένα μαλακό πολυμερές. Όταν το πολυμερές συμπιέστηκε, οι αισθητήρες μέτρησαν τις μεταβολές της πίεσης μέσα στις κοιλότητες. Αυτό θα μπορούσε να είναι χρήσιμο για τη διερεύνηση αλλαγών πίεσης στο εσωτερικό του κρανίου, όπως αυτές που συμβαίνουν μετά από τραυματική βλάβη της κεφαλής.
Περαιτέρω κάτω από τη γραμμή, το δίχτυ μπορεί να είναι γεμάτο με συσκευές ανάδρασης που παρέχουν ηλεκτρική διέγερση ή απελευθερώνουν πακέτα φαρμάκων για ιατρική περίθαλψη. Προσθέστε μερικές μικροσκοπικές κεραίες RFID και το κύκλωμα θα μπορούσε να πάει ασύρματα. Και οι φιλάθλοι sci-fi θα πρέπει να σιωπήσουν με τη σκέψη να εγκαταστήσουν συσκευές αποθήκευσης μνήμης - παρόμοιες με τις RAM μέσα στους υπολογιστές - για να βελτιώσουν τις δικές τους μνήμες.
"Πρέπει να περπατήσουμε πριν μπορέσουμε να τρέξουμε, αλλά πιστεύουμε ότι μπορούμε πραγματικά να αλλάξουμε την ικανότητά μας να διασυνδέσουμε τον εγκέφαλο", λέει ο Lieber.
