Elastyczne Elektrody Pozwalają na Rejestrowanie Aktywności Kręgosłupa Podczas Ruchu

W tym tygodniu, Cell Reports opublikowało badanie na temat nowej technologii do rejestrowania aktywności neuronów w rdzeniu kręgowym myszy podczas ruchu. Ta technologia, zwana spinalNET, to elastyczna elektroda, która może być wszczepiona w kręgosłup myszy. Ponieważ spinalNET jest elastyczny, może poruszać się razem z rdzeniem kręgowym podczas ruchu. To pozwala naukowcom na rejestrowanie aktywności neuronalnej u swobodnie zachowujących się zwierząt.

Tradycyjnie, badanie aktywności neuronów rdzenia kręgowego było trudne, ponieważ rdzeń kręgowy porusza się podczas ruchu. Istniejące techniki oparte na wszczepionych sztywnych czujnikach albo uszkadzają rdzeń kręgowy, albo nie są w stanie rejestrować aktywności poszczególnych neuronów podczas ruchu.

„Do tej pory rdzeń kręgowy był w zasadzie czarną skrzynką […] Problem polega na tym, że rdzeń kręgowy porusza się tak bardzo podczas normalnej aktywności. Za każdym razem, gdy obracasz głowę lub schylasz się, neurony rdzeniowe również się poruszają.” Powiedziała Lan Luan, współautorka badania i profesor nadzwyczajny inżynierii elektrycznej i komputerowej.

Aby rozwiązać ten problem, zespół badawczy na Uniwersytecie Rice, kierowany przez Yu Wu, opracował spinalNET. Elektrody w tej metodzie są ponad sto razy cieńsze niż ludzkie włosy i są prawie tak miękkie i elastyczne jak tkanka nerwowa. Dzięki temu mogą poruszać się razem z rdzeniem kręgowym podczas ruchu.

Dzięki spinalNET, naukowcy byli w stanie rejestrować aktywność neuronalną w rdzeniu kręgowym przez długie okresy i z dużą rozdzielczością, śledząc nawet tę samą neuronę przez wiele dni.

Ta technologia ma potencjał, aby znacznie poprawić nasze zrozumienie, jak rdzeń kręgowy kontroluje ruch. Badając aktywność neuronów rdzenia kręgowego podczas naturalnych zachowań, naukowcy mogą zdobyć wgląd w to, jak te neurony współpracują, aby generować skoordynowane ruchy. Ta wiedza mogłaby prowadzić do opracowania nowych terapii na urazy rdzenia kręgowego i choroby upośledzające ruch.

„Zdolność ekstrakcji takiej wiedzy to pierwszy, ale ważny krok do opracowania leczenia dla milionów osób cierpiących na choroby rdzenia kręgowego” – powiedziała Yu Wu na łamach Rice University News.

Badacze przyznają również pewne obecne ograniczenia spinalNet. Na przykład, liczba neuronów, które można rejestrować, jest ograniczona przez liczbę elektrod. Dodatkowo, nagrania mogą się z czasem pogarszać.

Przyszłe badania powinny skupić się na poprawie długoterminowej stabilności nagrań oraz zwiększeniu liczby kanałów nagrywania.