Tehnologije za implantaciju značajno su poboljšale našu sposobnost proučavanja, pa čak i modulacije aktivnosti neurona u mozgu, ali neurone u kičmenoj moždini je teže proučavati u akciji.
„Ako bismo tačno razumeli kako neuroni u kičmenoj moždini obrađuju osećaj i kontrolišu kretanje, mogli bismo da razvijemo bolje tretmane za bolesti i povrede kičmene moždine“, rekao je Ju Vu, naučnik koji je deo tima neuroinženjera Univerziteta Rajs koji rade na rešenje ovog problema.
„Razvili smo mali senzor, spinalNET, koji beleži električnu aktivnost kičmenih neurona dok subjekt obavlja normalnu aktivnost bez ikakvog ograničenja“, rekao je Vu, koji je vodeći autor studije o senzoru objavljenoj u časopisu Izveštaji ćelija. „Mogućnost izvlačenja takvog znanja je prvi, ali važan korak u razvoju lekova za milione ljudi koji pate od bolesti kičmene moždine.“
Prema studiji, senzor je korišćen za snimanje neuronske aktivnosti u kičmenoj moždini miševa koji se slobodno kreću tokom dužeg perioda i sa velikom rezolucijom, čak i za praćenje istog neurona tokom više dana.
„Do sada je kičmena moždina bila manje-više crna kutija“, rekao je Lan Luan, vanredni profesor elektrotehnike i računarstva i odgovarajući autor studije. „Problem je u tome što se kičmena moždina toliko pomera tokom normalne aktivnosti. Svaki put kada okrenete glavu ili se sagnete, kičmeni neuroni se takođe pomeraju.“
Tokom takvih pokreta, kruti senzori ugrađeni u kičmenu moždinu neizbežno ometaju ili čak oštećuju krhko tkivo. SpinalNET je, međutim, preko stotinu puta manji od širine dlake, što ga čini izuzetno mekanim i fleksibilnim – skoro mekim kao i samo nervno tkivo.
„Ova fleksibilnost daje mu stabilnost i biokompatibilnost koja nam je potrebna za bezbedno snimanje kičmenih neurona tokom pokreta kičmene moždine“, rekao je Chong Ksie, vanredni profesor elektrotehnike i računarstva i bioinženjeringa i odgovarajući autor studije. „Sa spinalNET-om smo uspeli da dobijemo niskošumne signale od stotina neurona.
Kičmena moždina igra kritičnu ulogu u kontroli pokreta i drugih vitalnih funkcija, a sposobnost snimanja kičmenih neurona sa fino zrnatom prostornom i vremenskom rezolucijom tokom neograničenog kretanja nudi prozor u mehanizme koji to omogućavaju. Koristeći spinalNET, istraživači su uspeli da utvrde da su neuroni kičmenog stuba u centralnom generatoru šablona — neuronsko kolo koje može proizvesti ritmičke motoričke obrasce, kao što je hodanje u odsustvu specifičnih informacija o vremenu — čini se da su uključeni u mnogo više od ritmičkog pokreta.
„Neki od njih su u snažnoj korelaciji sa pokretom nogu, ali iznenađujuće, mnogi neuroni nemaju očiglednu korelaciju sa pokretom“, rekao je Vu. „Ovo ukazuje da je kičmeni krug koji kontroliše ritmičko kretanje komplikovaniji nego što smo mislili.“
Istraživači su rekli da se nadaju da će pomoći da se otkrije deo ove složenosti u budućim istraživanjima, baveći se pitanjima kao što je razlika između načina na koji neuroni kičmenog stuba obrađuju refleksno kretanje – na primer, zaprepašćenje – u odnosu na voljno delovanje.
„Pored naučnog uvida, verujemo da kako se tehnologija razvija, ona ima veliki potencijal kao medicinski uređaj za ljude sa neurološkim poremećajima i povredama kičmene moždine“, rekao je Luan.
