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.