{{{sourceTextContent.title}}}

Les fibres minuscules ouvrent de nouvelles fenêtres dans le cerveau

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Imaginez une fibre flexible simple de polymère 200 micromètres à travers — au sujet de la largeur des cheveux — cela peut fournir une combinaison des signaux optiques, électriques, et chimiques entre différentes régions de cerveau, avec la douceur et la flexibilité du tissu cérébral

{{{sourceTextContent.description}}}

Imaginez une fibre flexible simple de polymère 200 micromètres à travers — au sujet de la largeur des cheveux — cela peut fournir une combinaison des signaux optiques, électriques, et chimiques entre différentes régions de cerveau, avec la douceur et la flexibilité du tissu cérébral — permet à des neurologistes de laisser des implants en place et de les faire maintenir leurs fonctions au-dessus des périodes beaucoup plus longues qu'actuellement possible avec les fibres raides et métalliques typiques.

C'est quelle équipe de scientifiques de MIT a rapporté en neurologie de nature de journal. (Les efforts de recherche précédents en neurologie se sont généralement fondés sur les dispositifs distincts : aiguilles pour injecter des vecteurs viraux pour l'optogenetics, les fibres optiques pour la livraison légère, et les rangées d'électrodes pour enregistrer, ajoutant la complication et le besoin d'alignements délicats parmi les différents dispositifs.)

Multifonctionnel

Par exemple, dans les essais avec des souris de laboratoire, les chercheurs pouvaient injecter les vecteurs viraux qui ont porté des gènes ont appelé les opsins (qui sensibilisent des neurones pour s'allumer) par un de deux canaux liquides dans la fibre. Ils ont attendu les opsins pour entrer en vigueur, puis ont envoyé une impulsion de lumière par le guide d'ondes optique au centre, et ont enregistré l'activité neuronale en résultant, utilisant six électrodes pour indiquer exactement des réactions spécifiques. Toute la ceci a été faite par une fibre flexible simple.

« Il peut livrer le virus [contenant les opsins] directement à la cellule, et alors stimuler la réponse et enregistrer l'activité — et [la fibre] est suffisamment petit et biocompatible ainsi lui peut être gardé dedans pendant longtemps, » dit Polina Anikeeva, un professeur dans le département de MIT de la science des matériaux et de l'ingénierie.

Puisque chaque fibre est si petite, « potentiellement, nous pourrions employer bon nombre d'entre elles pour observer différentes régions d'activité, » elle dit. Dans leurs essais initiaux, les chercheurs ont placé des sondes dans deux régions différentes de cerveau immédiatement, variant quelles régions ils ont employées d'une expérience au prochain, et mesurant combien de temps il a pris pour que les réponses voyagent entre elles.

L'ingrédient principal qui a rendu cette fibre multifonctionnelle possible était le développement des « fils » conducteurs qui ont maintenu la flexibilité nécessaire tout en également portant les signaux électriques bien. L'équipe a machiné un composé de polyéthylène conducteur enduit des flocons de graphite. Le polyéthylène a été au commencement façonné en des couches, arrosées avec des flocons de graphite, puis s'est comprimé ; une autre paire de couches a été ajoutée et alors comprimée, et puis des autres, et ainsi de suite.

L'équipe vise à réduire la largeur des fibres plus loin, à faire leurs propriétés même plus près de ceux du matériel neural de tissu et d'utilisation qui est encore plus mou pour assortir le tissu adjacent.

L'équipe de recherche a inclus des membres du laboratoire de recherche du MIT de l'électronique, le département de l'électrotechnique et l'institut de l'informatique, de McGovern pour Brain Research, le département du génie chimique, et le département de l'industrie mécanique, aussi bien que des chercheurs à l'université de Tohuku au Japon et Virginia Polytechnic Institute. Elle a été soutenue par l'institut national des désordres neurologiques et course, le National Science Foundation, le centre de MIT pour la science des matériaux et l'ingénierie, le centre pour l'ingénierie neurale sensorimotrice, et l'institut de McGovern pour Brain Research.

Résumé d'optogenetics en une étape avec les fibres flexibles multifonctionnelles de polymère

L'interrogation d'Optogenetic des voies neurales se fonde sur la livraison des opsins sensibles à la lumière dans le tissu et l'enregistrement d'illumination et électrique optique suivant des régions d'intérêt. En dépit du développement récent des sondes neurales multifonctionnelles, l'intégration de ces modalités dans une plate-forme biocompatible simple demeure un défi. Nous avons développé un dispositif composé de guide d'ondes optique, de six électrodes et de deux canaux microfluidic produits par l'intermédiaire du dessin de fibre. Nos sondes ont facilité des injections des vecteurs viraux portant des gènes d'opsin tout en fournissant l'enregistrement neural colloqué et la stimulation optique. (L'empreinte de pas miniature de μm <200) et le poids modeste (<0.5 g) de ces sondes permises pour des implantations multiples dans le cerveau de souris, qui a permis l'enquête opto-électrophysiologique sur les projections de l'amygdala basolateral au cortex préfrontal médial et au hippocampe ventral pendant des expériences comportementales. Fabriqué seulement des polymères et des composés de polymère, ces sondes flexibles ont réduit au minimum la réponse de tissu pour réaliser l'interrogation multimodale chronique des circuits de cerveau avec de haute fidélité.