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Las fibras minúsculas abren nuevas ventanas en el cerebro

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Imagínese una sola fibra flexible del polímero 200 micrómetros a través — sobre la anchura de un cabello humano — eso puede entregar una combinación de señales ópticas, eléctricas, y químicas entre diversas regiones del cerebro, con la suavidad y la flexibilidad del tejido cerebral

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Imagínese una sola fibra flexible del polímero 200 micrómetros a través — sobre la anchura de un cabello humano — eso puede entregar una combinación de señales ópticas, eléctricas, y químicas entre diversas regiones del cerebro, con la suavidad y la flexibilidad del tejido cerebral — está permitiendo los neurólogos dejaran los implantes en el lugar e hicieran que conserven sus funciones durante períodos mucho más largos que actualmente posible con las fibras tiesas, metálicas típicas.

Ése es un qué equipo de científicos del MIT ha divulgado en la neurología de la naturaleza del diario. (Esfuerzos de investigación anteriores en neurología han confiado generalmente en los dispositivos separados: agujas para inyectar los vectores virales para el optogenetics, las fibras ópticas para la entrega ligera, y los órdenes de electrodos para registrar, añadiendo la complicación y la necesidad de alineaciones difíciles entre los diversos dispositivos.)

Multifuncional

Por ejemplo, en pruebas con los ratones del laboratorio, los investigadores podían inyectar los vectores virales que llevaron genes llamaron los opsins (que sensibilizan las neuronas para encenderse) con uno de dos canales flúidos en la fibra. Esperaron los opsins para tomar efecto, después enviaron un pulso de luz a través de la guía de onda óptica en el centro, y registraron la actividad neuronal resultante, usando seis electrodos para establecer claramente reacciones específicas. Todo el esto fue hecho a través de una sola fibra flexible.

“Puede entregar el virus [que contiene los opsins] derecho a la célula, y después estimular la respuesta y registrar la actividad — y [la fibra] es suficientemente pequeños y biocompatibles así que él puede ser guardado adentro durante mucho tiempo,” dice a Polina Anikeeva, profesor en el departamento del MIT de ciencia material y de ingeniería.

Puesto que cada fibra es tan pequeña, “potencialmente, podríamos utilizar muchos de ellos para observar diversas regiones de actividad,” ella dice. En sus pruebas iniciales, los investigadores pusieron puntas de prueba en dos diversas regiones del cerebro inmediatamente, variando qué regiones utilizaron a partir de un experimento al siguiente, y midiendo cuánto tiempo tomó para que las respuestas viajen entre ellas.

El ingrediente dominante que hizo esta fibra multifuncional posible era el desarrollo de los “alambres conductores” que mantuvieron la flexibilidad necesaria mientras que también llevaban señales eléctricas bien. El equipo dirigió un compuesto del polietileno conductor dopado con las escamas del grafito. El polietileno fue formado en las capas, asperjadas con las escamas del grafito, después comprimió inicialmente; después otro par de capas fue añadido y comprimido, y entonces otro, y así sucesivamente.

El equipo apunta reducir la anchura de las fibras más lejos, hacer sus propiedades incluso más cercano a los del material de los nervios del tejido y del uso que es incluso más suave hacer juego el tejido adyacente.

El equipo de investigación incluyó miembros del laboratorio de la investigación del MIT de la electrónica, el departamento de ingeniería eléctrica y el instituto de informática, de McGovern para Brain Research, el departamento de ingeniería química, y el departamento de ingeniería industrial, así como de investigadores en la universidad de Tohuku en Japón y Virginia Polytechnic Institute. Fue apoyada por el instituto nacional de desordenes neurológicos y movimiento, el National Science Foundation, el centro del MIT para la ciencia material y la ingeniería, el centro para la ingeniería de los nervios sensoriomotora, y el instituto de McGovern para Brain Research.

Extracto del optogenetics de un solo paso con las fibras flexibles multifuncionales del polímero

La interrogación de Optogenetic de caminos de los nervios confía en la entrega de opsins sensibles a la luz en tejido y la grabación óptica subsiguiente del iluminación y eléctrica de las regiones de interés. A pesar del reciente desarrollo de puntas de prueba de los nervios multifuncionales, la integración de estas modalidades en una sola plataforma biocompatible sigue siendo un desafío. Desarrollamos un dispositivo integrado por una guía de onda óptica, seis electrodos y dos canales microfluidic producidos vía el dibujo de la fibra. Nuestras puntas de prueba facilitaron las inyecciones de los vectores virales que llevaban genes del opsin mientras que proporcionaban la grabación de los nervios colocada y el estímulo óptico. (La huella miniatura del μm <200) y el peso modesto (<0.5 g) de estas puntas de prueba permitidas para las implantaciones múltiples en el cerebro del ratón, que permitió la investigación opto-electrofisiológica de proyecciones del amygdala basolateral a la corteza prefrontal intermedia y al hipocampo ventral durante experimentos del comportamiento. Fabricado solamente de los polímeros y de los compuestos del polímero, estas puntas de prueba flexibles minimizaron respuesta del tejido para alcanzar la interrogación multimodal crónica de los circuitos del cerebro con de alta fidelidad.