Beyin rahatsızlıkları için telefon kontrollü implant geliştirildi

Washington Sağlık Bilimleri Üniversitesi / UW Medicine

Kore ve ABD’de yaşayan bilim insanlarından oluşan bir araştırma ekibi, akıllı telefonla kontrol edilebilen küçük bir beyin implantı vasıtasıyla sinir devrelerini kontrol edebilen bir araç icat etti.

Araştırmalarını ‘Nature Biomedical Engineering’ adlı dergide yayınlayan bilim insanları, cihazın Parkinson, Alzheimer, bağımlılık, depresyon ve ağrı gibi beyin hastalıklarını tespit etmek için gösterilen çabaları hızlandıracağına inanıyor.

Lego’ya benzer biçimde değiştirilebilen ilaç kartuşları ve güçlü bir düşük-enerjili bluetooth aygıtı kullanan cihaz, farklı ilaç ve ışınları kullanarak uzun süreli ve özel ilgi isteyen bölgeleri hedefleyebiliyor.

Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (KAIST) ve Colorado Boulder Üniversitesi’nde görevli bir araştırmacı olan başyazar Raza Qazi, “Kullanılan kablosuz bağlantılı sinir cihazı, bugüne dek hiç başarılamamış kesintisiz kimyasal ve optik sinir yapılandırmalarını olanaklı hale getiriyor,” diyor.

Lego’ya benzer biçimde değiştirilebilir tıbbi ilaç kartuşları ve düşük-enerji gerektiren güçlü bluetooth aygıtı, farklı ilaç ve ışınları kullanarak uzun süreli ve özel ilgi isteyen bölgeleri hedefleyebiliyor. Görsel: Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü

Lego’ya benzer biçimde değiştirilebilir tıbbi ilaç kartuşları ve düşük-enerji gerektiren güçlü bluetooth aygıtı, farklı ilaç ve ışınları kullanarak uzun süreli ve özel ilgi isteyen bölgeleri hedefleyebiliyor. Görsel: Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü

Qazi, bu teknolojinin, sinirbilimciler tarafından kullanılan, ilaç ve ışınları iletmek için çoğunlukla katı metal tüpler ve optik fiberler içeren alışıldık yöntemleri büyük ölçüde gölgede bıraktığını ifade ediyor.

GELENEKSEL YÖNTEMLERE BAŞARILI BİR ALTERNATİF SUNUYOR

Geleneksel yöntemlerin, hastanın büyük boyutlara sahip aygıtlarla olan fiziksel bağlantısı yüzünden hareketlerini sınırlandırmasının yanı sıra, görece sert yapıları zaman geçtikçe yumuşak yapıya sahip beyin dokusunda aşınmalara yol açar; bu sebeple vücuda uzun vadeli biçimde yerleştirilmeye elverişli değildir. Yumuşak sondalar ve kablosuz platformları bir araya getirerek olumsuz doku tepkilerini kısmen hafifletmek için bir takım çabalar sarf edilmiş olsa da daha önceki çözümler ilaçları uzun süreli biçimde gerçekleştirememekle birlikte, ağır ve karmaşık kontrol donanımları nedeniyle sınırlı bir kullanım imkânı sunmaktaydı.

Kesintisiz biçimde uzaktan kumandalı ilaç dağıtımını sağlamak isteyen bilim insanları, ilaçların tükenmesi ve buharlaşması gibi hayati önem taşıyan zorlukların üstesinden de gelmek zorunda kaldılar. Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü ve Seattle’da bulunan Washington Üniversitesi’nden araştırmacılar, sinirbilimcilerin ilaçların tükenmesi hususunda endişelenmeksizin birkaç ay süresince aynı beyin devrelerini incelemelerine imkân tanıyan, değiştirilebilir ilaç kartuşuna sahip bir sinir cihazı geliştirmek amacıyla işbirliği yaptılar.

Bu ‘tak ve kullan’ ilaç kartuşları, fareler için üretilen mikro-akış kanalları ve çok küçük (tuz taneciklerinden daha küçük) LED’lerden oluşan yumuşak ve aşırı ince (insan saçından daha ince) bir sonda barındıran, böylece sınırsız bir ilaç ve ışın tedariki sağlayan beyin implantı içine yerleştirildi.

AKILLI TELEFON ARACILIĞIYLA KULLANILABİLİYOR

Cihazı bir akıllı telefona yüklenen şık ve basit bir kullanıcı arayüzü ile kontrol eden sinirbilimciler, donanımın yerleştirildiği herhangi bir hedef hayvandaki herhangi bir özel karışımı ya da ışın çeşidini, fiziksel olarak laboratuvarın içinde bulunmasına gerek olmadan kolaylıkla uygulayabiliyorlar.

Araştırmacılar, bu kablosuz sinir cihazlarını kullanarak bir hayvanın davranışının, ışın ve/veya ilaç dağıtımının koşullu biçimde tetiklenmesiyle diğer hayvanlardaki davranışları olumlu ya da olumsuz yönde etkileyebileceği, baştan sona otomatikleştirilmiş araştırmaları kolayca gerçekleştirebilirler.

KAIST Elektrik Mühendisliği Bölümü’nde profesör olan Jae-Woong Jeong, “Bu devrimsel cihaz, ileri seviyedeki elektronik tasarımın ve güçlü mikro ve nano ölçekli mühendisliğin bir meyvesi,” diyor. “Klinik uygulamalarda kullanılacak bir beyin implantı geliştirmek amacıyla bu teknolojiyi daha da ileri götürmek istiyoruz.”

Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde anestezi, ağrı kesici tıp ve farmakoloji profesörü olarak görev yapan Michael Bruchas, bu teknolojinin araştırmacılara birçok alanda yardımcı olacağını ifade ediyor.

“Davranışın sinirsel devre temelini ve beyindeki belirli sinir düzenleyicilerinin davranışları çeşitli biçimlerde nasıl ayarladıklarını daha iyi incelememize olanak sunuyor,” diyor. “Bu cihazı, bunların dışında ağrı, bağımlılık ve duygusal bozukluklar için yeni tedavi araçları geliştirmemize yardım edebilecek karmaşık farmakolojik çalışmalarda da kullanmak istiyoruz.”

KAIST’ten Jeong’un grubunda bulunan araştırmacılar takılabilir ve yerleştirilebilir cihazlar üretmek için kullanılabilecek yumuşak dokuya sahip elektronikler, Washington Üniversitesi’nden Bruchas’ın laboratuvarındaki sinirbilimcilerse gerginlik, depresyon, bağımlılık, ağrı ve diğer nöropsikiyatrik bozuklukları denetleyen beyin devreleri üzerindeki incelemelerini sürdürüyorlar. Mühendisler ve sinirbilimciler arasında üç yıldan fazla bir süredir kesintisiz süren ve onlarca tasarımın geliştirilmesinde tekrarlanan bu işbirliği çabası, araştırmacıların, beynin ve beyin rahatsızlıklarının sırlarının ortaya çıkarılmasını gerçekten de hızlandırabileceğine inandıkları bu güçlü beyin implantının özgürce hareket edebilen fareler üzerinde başarıya ulaşmasını ve onaylanmasını sağladı.

* Yazının aslı EurekAlert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)