Neuartiges drahtloses Implantat simuliert erfolgreich Nerven

Das erste drahtlose und voll implantierbare Gerät zur Optogenetik und Nervensimulation revolutioniert die Wissenschaft. Es soll wie Licht die Aktivität des Gehirns steuern. In der Zeitschrift Nature Methods Detail wurde das Gerät vorgestellt, dass eine Entwicklung von Wissenschaftlern der Stanford Bio-X-Programm, das an die Stanford University, Kalifornien, angegliedert ist, vorgestellt.

Optogenetik ist eine relativ neue Entdeckung, die die Verwendung von auf Licht reagierende Proteine im Gehirn nutzt. Durch die Verwendung von Licht, um die neuronale Aktivität zu manipulieren, können die Wissenschaftler spezifische Neuronen mit bisher unerreichter Genauigkeit kontrollieren.

Ein Glasfaserkabel wird erforderlich sein, um es am Kopf zu befestigten. Dies ist notwendig, um zu gewährleisten, dass das Licht erfolgreich an die genetisch veränderten Gehirnzellen geliefert werden kann. Dies hatte im Labor eine störende Wirkung auf Mäuse gezeigt, die nicht in der Lage waren, in kleinen Räumen oder Labyrinthen ohne Störungen oder Probleme aufgrund der angeschlossenen Kabel zu navigieren.

Die Wissenschaftler betonen, dass ihnen bewusst ist, dass Mäuse generell schreckhafte Tiere sind, welche aufgrund ihrer Natur eine Abwehrhaltung gegenüber äußerlichen Einflüssen aufweisen. Die Reaktionen der Tiere waren daher nicht übermäßig verwunderlich. Eine weitere Herausforderung für die Wissenschaftler der Optogenetik ist, wie man das Gerät und die Spurbewegung antreiben könne.

 

Ein Gerät von der Größe eines Pfefferkorns

Ada Poon, ein Assistenz Professor für Elektrotechnik an der Stanford University, hat das Miniatur-Gerät, das die Größe eines Pfefferkorn hat, erfolgreich entwickelt.

Um das Gerät zu betreiben hatte sie die Idee, die Hochfrequenzenergie des Körpers der Maus zu  nutzen, da diese gerade die richtige Wellenlänge aufweist. So ließ sich diese Energie auf das Gerät übertragen.

Die Zusammenarbeit mit Yuji Tanabe, wissenschaftlicher Mitarbeiter in Poon Labor, schuf das Team eine letzte Kammer. In seiner ersten Form würde die offene Kammer, Energie in alle Richtungen abstrahlen. Ein Wabengitter wurde auf die Oberseite der Kammer gelegt, um dem entgegenzuwirken, sodass die Energie nun in der Kammer enthalten bleiben kann.

Diese neue Technik ermöglicht es den Forschern, das Gerät erfolgreich betreiben zu können und gleichzeitig den Bewegungsfreiraum der Maus zu erhalten. So kann diese ohne Störungen oder Einschränkungen in ihrem völlig natürlichen Verhalten weiter agieren.

Das Gerät ist auch der erste Versuch im Bereich der drahtlosen Optogenetik. Es ist das erste Produkt, das unter die Haut implantiert werden kann. Laut den Forschern ebnet es den Weg für die weitere Forschung, um es später in bestimmte Muskeln und Organe implantieren zu können, welche bisher schwer zugänglich sind.

Poon beschreibt die Entdeckung als eine „neue Art“ der Bereitstellung der Wireless-Leistung für Optogenetik und sagt, das Design der Stromquelle ist öffentlich und steht für andere Forscher frei zur Verfügung.

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