Schlank Electrode Ermöglicht Verbindung schließen , sorgt für eine bessere Gehirn- Implantat

Eine dünne , flexible Elektrode an der University of Michigan entwickelt, ist 10-mal kleiner als der nächste Wettbewerb und könnte langfristige Messungen neuronaler Aktivität praktischen endlich zu machen.

Diese Technologie könnte schließlich verwendet werden, um Signale zu senden Prothesen , Überwindung Entzündung größere Elektroden führen , dass Schäden, die sowohl das Gehirn und die Elektroden .

Das Hauptproblem , die Neuronen mit Elektroden ist, dass sie schreckliche Nachbarn zu machen. Zusätzlich zu der enormen Vergleich zu den Neuronen , sind sie steif und neigen dazu, in der Nähe Zellen reiben die falsche Richtung. Die ansässigen Immunzellen erkennen die Ausländer und Angriff, Entzündung der Hirngewebe und Sperren der Verbindung zwischen der Elektrode und der Zellen.

Die neue Elektrode von den Teams von Daryl Kipke , einem Professor für Biomedizinische Technik , Joerg Lahann , Professor für Chemieingenieurwesen, und Nicholas Kotov , der Joseph B. und Florenz V. Cejka Professor of Engineering entwickelt , ist unaufdringlich freundlich und sogar im Vergleich . Es ist ein Gewinde des gut leitenden Kohlenstofffaser, in Kunststoff zu blockieren, die Signale von anderen Neuronen beschichtet. Die leitende Gel-Polster am Ende Kuschelkurs bis zu weichen Zellmembranen , und dass eine enge Verbindung bedeutet, die Signale von Gehirnzellen kommen in viel klarer.

"Es ist ein großer Schritt nach vorne ", sagte Kotov . " Diese Elektrode ist ungefähr sieben Mikrometer im Durchmesser , oder 0,007 mm und des nächsten Wettbewerbers etwa 25 bis 100 Mikrometer. "

Das Gel selbst die Sprache der Zelle spricht , sagte er. Elektrischen Impulse durch das Gehirn durch Bewegungen der Ionen oder Atome mit elektrischen Ladungen , und die Signale durch das Gel in der gleichen Weise zu bewegen. Auf der anderen Seite reagiert das Kohlenstofffaser auf die Ionen , indem Elektronen effektiv Übersetzen des Gehirns Signal in die Sprache des elektronischen Geräten.

Um zu zeigen, wie gut die Elektrode lauscht auf realen Neuronen , implantiert Kipke Team es in das Gehirn von Ratten. Schmales Profil der Elektrode erlaubt es, auf nur einem Neuron zu konzentrieren, und das Team sah dies in den scharfen elektrischen Signale, die durch die Faser . Sie waren nicht immer ein Durcheinander von mehreren Neuronen im Gespräch . Neben der Kommissionierung bis bestimmte Signale zu senden Prothetik , hören einzelnen Neuronen könnte dazu beitragen, necken viele große Rätsel des Gehirns.

"Wie Nervenzellen miteinander kommunizieren ? Was sind die Wege für die Informationsverarbeitung im Gehirn ? Das sind die Fragen , die in Zukunft mit dieser Art von Technik beantwortet werden können ", sagte Kotov .

" Da diese Geräte so klein sind, können wir sie mit neuen optischen Techniken, um visuell zu beobachten , was die Zellen werden dabei im Gehirn beim Hören ihrer elektrischen Signale zu kombinieren ", sagte Takashi Kozai , der das Projekt als Student in Kipke Labor geführt und hat seit erwarb seinen Ph.D. "Dies wird ein neues Verständnis der Funktionsweise des Gehirns auf zellulärer und Netzwerkebene zu entsperren. "

Kipke betonte, dass die Elektrode , die das Team getestet ist keine klinische Studie ready-Gerät , aber es zeigt, dass die Bemühungen um die Elektroden auf die Größe der Gehirnzellen schrumpfen zahlen sich aus.

" Die Ergebnisse deuten stark darauf hin , dass die Schaffung machbar Elektrodenarrays bei diesen kleinen Abmessungen ist eine praktikable Weg in die Zukunft für die Herstellung langlebiger Geräte ", sagte er .

Um zu einem Neuron für lange zu hören, oder den Menschen helfen, zu steuern eine Prothese , da sie eine natürliche Extremität zu tun, müssen die Elektroden in der Lage, seit Jahren im Gehirn , ohne dabei erhebliche Schäden zu überleben. Mit nur sechs Testwochen konnte das Team nicht mit Sicherheit sagen , wie sich die Elektrode würde die langfristige Kost, aber die Ergebnisse waren vielversprechend.

" In der Regel haben wir gesehen, eine Spitze in Immunantwort auf zwei Wochen , dann von drei Wochen nachgelassen , und um sechs Wochen ist es bereits stabilisiert hatte, " sagte Kotov . "Das ist die Stabilisierung wichtige Beobachtung . "

Neuronen der Ratte und des Immunsystems wurde an die Elektroden verwendet , was darauf hindeutet , dass die elektronische Eindringlinge könnten in der Lage, langfristig zu bleiben.

Während wir nicht sehen, bionische Arme oder Iron Man - Stil Anzüge auf dem Markt im nächsten Jahr ist Kipke optimistisch, dass Prothesen könnte die Verknüpfung mit dem Gehirn in einem Jahrzehnt oder so zu starten.

" Die Umgebung Arbeit zu entwickeln sehr feine Robotersteuerung und klinische Trainingsprotokolle - , dass die Arbeit an einem eigenen Bahn voran ", sagte Kipke .