Điều khiển neuron thần kinh bằng kết nối không dây

Các nhà khoa học đã phát triển một thiết bị siêu mỏng có khả năng điều khiển các tế bào não bằng thuốc và ánh sáng.

Phương pháp mới điều khiển neuron thần kinh bằng kết nối không dây

Các nhà nghiên cứu tại Trường ĐH. Y Wasshington và ĐH. Illinois đã tạo ra một mô cấy thế hệ mới bằng một loại vật liệu mềm có thể điều khiển được từ xa. Mô cấy mới sẽ cho phép các nhà thần kinh học có thể tiêm thuốc và dùng ánh sáng tác động nên các tế bào thần kinh sâu bên trong bộ não của những con chuột trong thí nghiệm.

Mô cấy ghép này theo các nhà khoa học cho biết độ dày bằng 1/10 so với tóc người. Và dựa trên những mô cấy ghép này, các nhà học có thể dễ dàng xác định được đường đi của một con chuột chỉ với một nút bấm.

Phòng thí nghiệm Bruchas đã nghiên cứu nhiều mạch não có thể điều khiển một loạt các rối loạn bao gồm stress, trầm cảm, nghiện và cảm giác đau đớn. Thông thường, các nhà nghiên cứu những mạch này phải lựa chọn giữa việc tiêm thuốc và dùng ánh sáng để kích thích tế bào thần kinh. Cả hai lựa chọn đều cần phải phẫu thuật và nó có thể gây nguy hiểm cho nhiều phần của não bộ.

Để giải quyết vấn đề này, tiến sỹ Jae-Woong Jeong, một kỹ sư sinh học từng làm việc tại trường ĐH. Illinois đã cùng làm việc với tiến sỹ Jordan G. McCall từ phòng thí nghiệm Bruchas để chế tạo ra một mô cấy có thể điều khiển từ xa. Mô này được làm từ một loại vật liệu mềm và có đường kính chỉ bằng 1/10 so với tóc người.

Tiến sỹ và giáo sư khoa học kỹ thuật vật liệu John A. Rogers từ ĐH Illinois chia sẻ: "Chúng tôi đã sử dụng quy trình nano để chế tạo ra một mô cấy cho phép chúng tôi có thể thâm nhập sâu vào trong não bộ nhưng ít gây tác động nguy hiểm nhất. Mô cấy siêu nhỏ như vậy sẽ có tiềm năng to lớn hơn cho khoa học và y học".

Với bề dày chỉ 80 micromet và chiều rộng là 500 micromet, mô cấy mỏng hơn so với ống kính loại hoặc ống thông khí quản và nó cho phép đảm bảo an toàn hơn trước những tác động có thể gặp khi phẫu thuật não.

Thử nghiệm cấy mô đầu tiên đã được thực hiện trên não của một số con chuột. Kết quả thu về từ thử nghiệm khá khả quan khi các nhà khoa học đã có thể nắm bắt được chính xác bản đồ mạch trong não chuột. Trong các thí nghiệm khác, họ đã khiến những con chuột chạy vòng tròn bằng cách tiêm thuốc có chứa loại morphin đặc biệt vào trong vùng chỏm não - nơi điều khiển động cơ suy nghĩ và chứng nghiện của con người.

Các nhà nghiên cứu cũng đã thử nghiệm việc kết hợp sử dụng ánh sáng và thuốc khi họ khiến những con chuột có các neuron vùng chỏm não nhạy sáng chỉ chạy ở một bên của lồng nhốt bằng cách ra lệnh cho mô cấy tạo ra các xung ánh sáng tác động lên tế bào.

Thậm chí họ cũng nhận thấy rằng, những con chuột có thể đánh mất đi những thói quen ưa thích khi họ điều khiển đồng thời mô cấy và tiêm một loại thuốc có thể ngăn chặn sự giao tiếp giữa các neuron thần kinh.

Được biết, tất cả các thí nghiệm được thực hiện giữa ăngten điều khiển và những con chuột có khoảng cách trong tầm 1 mét.

Theo Science Daily cho biết, các nhà nghiên cứu đã chế tạo ra các mô cấy sử dụng kỹ thuật của các con chip bán dẫn trên máy tính. Nó cho phép tạo ra tối đa 4 vị trí cho thuốc và 4 vị trí cho các điốt phát sáng vô cơ kích thước siêu nhỏ. Họ cũng cài đặt thêm vào mô cấy một loại vật liệu có thể dãn nở ở dưới đáy của nơi chứa thuốc. Khi nhiệt độ trên các bộ gia nhiệt phía dưới vị trí chứa thuốc tăng lên, loạt vật liệu này sẽ nhanh chóng giãn nở và đẩy thuốc vào trong não bộ của vật thể được cấy. Đã có ít nhất 30 mẫu thử nghiệm khác được chọn lựa trước khi chọn ra một mẫu thử nghiệm cuối cùng.

Tiến sỹ Jeong, phó giáo sư ngành điện, máy tính và kỹ thuật năng lượng tại ĐH. Colorado Boulder nhận định: "Đây là một nỗ lực liên ngành. Chúng tôi đã cố gắng thiết kế các mô cấy để có thể đáp ứng được các nhu cầu lớn nhất mà cho đến nay khoa học thần kinh chưa làm được".

Còn theo tiến sỹ, PGS khoa gây mê và sinh học thần kinh Michael R. Bruchas tại ĐH. Washington cho biết: "Nghiên cứu này đã mở ra một thế giới giúp các nhà khoa học có thể tìm hiểu được cách các mạch trong não vận hành với một cơ chế tự nhiên hơn"

Cũng theo nhiều nhà nghiên cứu, họ tin tưởng rằng các mô cấy thử nghiệm này sẽ là "một công cụ tốt" nếu như được ứng dụng. Nó cũng hứa hẹn sẽ mở ra một cơ hội tiếp cận rộng rãi của ngành khoa học thần kinh đối với nhiều bí ẩn liên quan đến mạch trong não người bình thường và khỏe mạnh.

TIN CŨ HƠN
Những thực phẩm giúp tăng cường hệ miễn dịch

Những thực phẩm giúp tăng cường hệ miễn dịch

Trong cuộc sống hàng ngày, bạn có thể tìm thấy rất nhiều loại thực phẩm có tác dụng giúp tăng cường hệ miễn dịch cho cơ thể.

Đăng ngày: 10/10/2025
Với 20 kháng sinh, 12 chất chống ung thư, tác dụng của nghệ vượt ngoài mong đợi

Với 20 kháng sinh, 12 chất chống ung thư, tác dụng của nghệ vượt ngoài mong đợi

Từ 4.500 năm trước, nghệ đã được sử dụng chủ yếu ở châu Á cả trong nấu ăn và điều trị nhiều chứng bệnh từ tiêu hóa, khớp... đến vết thương ngoài da.

Đăng ngày: 08/10/2025
Những tác dụng không ngờ của nước mía

Những tác dụng không ngờ của nước mía

Nước mía không chỉ có hương vị ngon mà còn cung cấp năng lượng cho cơ thể và ngăn ngừa một số bệnh. Đây là nguồn cung cấp dồi dào chất khoáng thiết yếu và vitamin cần thiết cho cơ thể.

Đăng ngày: 08/10/2025
Bí mật trên hòn đảo toàn người trường thọ ở Hy Lạp

Bí mật trên hòn đảo toàn người trường thọ ở Hy Lạp

Người dân ở đây có độ tuổi trung bình trên 90, đặc biệt không bệnh tật và ra đi theo cách tự nhiên thanh thản nhất khi cập kê trăm tuổi.

Đăng ngày: 05/10/2025
Bí quyết giúp phi công Mỹ có thể ngủ chỉ trong 2 phút mà ai cũng có thể học

Bí quyết giúp phi công Mỹ có thể ngủ chỉ trong 2 phút mà ai cũng có thể học

Có bao giờ bạn muốn tranh thủ chợp mắt trong chốc lát không? Dù bạn đã chọn một tư thế thoải mái trên ghế hoặc trong góc phòng, nhắm mắt lại nhưng vẫn tỉnh.

Đăng ngày: 04/10/2025
Bài trắc nghiệm tâm lý Hermann Rorschach

Bài trắc nghiệm tâm lý Hermann Rorschach

Hermann Rorschach là một bác sĩ tâm thần của Freud Thụy Sĩ và nhà phân tâm học, nổi tiếng với việc phát triển một thử nghiệm xạ được gọi là inkblot thử nghiệm Rorschach.

Đăng ngày: 27/09/2025
Cơ thể bạn bị tàn phá ra sao nếu uống nước ngọt có gas mỗi ngày?

Cơ thể bạn bị tàn phá ra sao nếu uống nước ngọt có gas mỗi ngày?

Một nghiên cứu được công bố vào tuần trước trên tạp chí Stroke cho thấy việc uống soda (ngay cả với số lượng rất ít) mỗi ngày có thể tăng gấp 3 nguy cơ mắc bệnh suy giảm trí nhớ.

Đăng ngày: 26/09/2025
Khoa Học News