Nove tehnologije mogu u velikoj meri unaprediti istraživanja u različitim oblastima, uključujući medicinu i neuronauku. Poslednjih godina, na primer, inženjeri su kreirali sve sofisticiranije uređaje za snimanje moždane aktivnosti i drugih bioloških signala sa velikom preciznošću.
Multidisciplinarni istraživački tim na Univerzitetu Kalifornije u Los Anđelesu (UCLA) i drugim institutima u SAD nedavno je razvio Neuro-stack, novu nosivu tehnologiju koja može da zabeleži aktivnost pojedinačnih neurona u mozgu tokom hodanja ili kretanja. Ovaj uređaj, predstavljen u radu objavljenom u Nature Neuroscience, mogao bi pomoći u prikupljanju vrednog uvida o neuronskoj aktivnosti tokom hodanja, dok bi takođe potencijalno poboljšao tretmane za poremećaje mozga.
„Naša studija je bila motivisana potrebom za manjom veličinom i fleksibilnijim uređajima za kliničku neuronauku“, rekao je za Medical Kspress Dejan Marković, jedan od istraživača koji su sproveli studiju. „Naši primarni ciljevi su bili da napravimo uređaj koji je dovoljno mali da se može nositi, za mobilne eksperimente i da obezbedimo širokopojasne snimke uključujući lokalne potencijale polja i pojedinačne jedinice.“
Neuro-stack, uređaj koji su kreirali Marković i njegove kolege, otprilike je veličine hrpe kartica, što je daleko manje od postojećih uređaja za snimanje aktivnosti jednog neurona. Ovo ih čini posebno pogodnim za mobilne eksperimente, u kojima se ljudski učesnici kreću ili završavaju dinamičke zadatke.
Jednostavno rečeno, uređaj sluša mozak i razgovara sa mozgom“, objasnio je Marković. „Njegova najjedinstvenija karakteristika je sposobnost snimanja pojedinačnih neurona kod ljudi koji se slobodno kreću. Još jedna važna karakteristika je veoma prilagodljivo oblikovanje stimulacije, kao i tajming stimulacije u odnosu na fazu teta aktivnosti.“
Uređaj istraživača je zasnovan na integrisanim kolima ultra male snage i oblasti. Kada ga ljudi nose ili drže u ruci, uređaj beleži aktivnost pojedinačnih neurona u visokoj rezoluciji.
Pored toga, Neuro-stack sistem takođe može stimulisati neurone u mozgu, kroz niz strateški pozicioniranih elektroda. Ove stimulacije se mogu lako i daljinski programirati za istraživanje ili lečenje specifičnih stanja mozga.
„Najvažniji doprinos je mogućnost istraživanja funkcije mozga tokom naturalističkih ponašanja kod ljudi na nivou pojedinačnih neurona“, rekao je Marković. „Takve studije su ranije bile moguće samo na životinjskim modelima, tako da ova tehnologija pruža priliku da se premoste decenije neuronaučnih otkrića među vrstama.“
Marković i njegove kolege su prvobitno testirali svoj uređaj u laboratorijskim uslovima. Nakon validacije njegovog dizajna, sproveli su seriju procena u stvarnom svetu na pacijentima sa dijagnozom epilepsije.
Ovi pacijenti su bili podvrgnuti hirurškoj proceduri tokom koje su im neke elektrode implantirane u duboki mozak, kao tretman za njihove epileptične napade. Tim je uspešno koristio Neuro-stack za snimanje aktivnosti pojedinačnih neurona u mozgu ovih pacijenata sa visokom rezolucijom i za isporuku tačno vremenske električne stimulacije.
Pored toga, istraživači su koristili svoj uređaj za snimanje aktivnosti jednog neurona i potencijala lokalnog polja (LFP) dok su ljudi hodali. Zatim su takođe mogli da dekodiraju neuronsku aktivnost u realnom vremenu, dok je učesnik završio jednostavan zadatak pamćenja.
U budućnosti, Neuro-stack bi mogao da pomogne u unapređenju istraživanja koja istražuju neurofiziološke osnove ljudskih bolesti, dok bi takođe potencijalno omogućila naprednije neuromodulacione terapije za poremećaje mozga. U međuvremenu, Marković i njegove kolege planiraju da kreiraju druge nadograđene uređaje na osnovu njihovog dizajna Neuro-stack, koji bi mogao da olakša primenu njihove tehnologije u kliničkim okruženjima.
„Ovi novi uređaji bi nam omogućili da razvijemo platformu podataka za istraživanje i razvoj terapije“, dodao je Marković. „Uređaj bi evoluirao u oblik implantata, za koji već imamo iskustva, za poremećaje mozga zasnovane na mreži. Platforma podataka i implantabilni uređaj bi otvorili puteve za lečenje različitih indikacija u budućnosti. Na kraju, mi predviđamo minimalno invazivne implante to bi bilo široko dostupno.“
