تراشه مغزی مبتنی بر گرافن قدرت ۲۰۰ برابری برای بیماران پارکینسون ارائه می‌دهد

یک ایمپلنت مغزی جدید طراحی شده که می‌تواند سیگنال‌ها را بخواند و ایمپالس‌های مغزی را تحریک کند. این وعده یک فناوری جدید از Inbrain Neuroelectronics، یک استارتاپ مستقر در بارسلونا است. رابط کاربری مغز-کامپیوتر (BCI) این شرکت از ماده ویژه‌ای به نام گرافن برای ایجاد یک رابط با وضوح بالا با مغز استفاده می‌کند.

گرافن یک ماده دو بعدی است که فقط به ضخامت یک اتم است اما محکم‌تر از فولاد است. این ماده از اتم‌های کربن تشکیل شده است که به صورت شبکه‌ای لانه‌زنبوری مرتب شده‌اند. این خواص شگفت‌انگیز آن را به یک تغییر‌دهنده بازی در پیشرفت‌های رابط های مغزی نسل بعدی تبدیل کرده است.

این شرکت می‌گوید که این ایمپلنت مغزی می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای به بیماران پارکینسون کمک کند. بر اساس گزارش IEEE Spectrum، شرکت سلامتی-تکنولوژی آماده است تا به زودی اولین آزمایش انسانی خود را انجام دهد.

تراشه گرافنی اینبرین

فناوری BCI به عنوان یک پل بین مغز و دستگاه‌های خارجی مانند کامپیوترها عمل می‌کند. با ضبط و تفسیر سیگنال های مغزی، BCI ها در تشخیص پزشکی، ارتباط برای افرادی که ناتوانی گفتاری دارند و حتی در کنترل تجهیزات خارجی مانند اعضای مصنوعی رباتیک درها را باز کرده‌اند.

وب‌سایت Inbrain ذکر می‌کند که تقریباً ۳۰٪ از جمعیت جهان تحت تأثیر اختلالات عصبی قرار دارند. این ابزار نوآورانه BCI هدف دارد که مزایای درمانی برای بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون و احتمالاً سایر اختلالات عصبی ارائه دهد.

کارولینا آگویلر، مدیر عامل اینبرین، اشاره به مشکلی در BCIهای سنتی ساخته شده از فلز می‌کند. این فلزات دچار پدیده‌ای به نام «واکنش‌های فارادیک» می‌شوند که باعث خرابی سیگنال‌های الکتریکی می‌شود و ارسال اطلاعات به مغز را دشوار می‌کند. فناوری جدید گرافن این مشکل را حل می‌کند.

این شرکت تراشه را با استفاده از تکنیک‌های استاندارد نیمه‌هادی‌ها بر روی ویفر تولید می‌کند و آن را در ضخامت فوق‌العاده نازک ۱۰ میکرومتر نگه می‌دارد. تراشه با ویژگی‌های کوچک گرافن (نه نقاط کوانتومی) از ۲۵ تا ۳۰۰ میکرومتر تعبیه شده است که امکان خواندن و تحریک سیگنال‌های مغزی با وضوح بالا را فراهم می‌کند.

جالب است که دستگاه جدید گرافن توانایی «تزریق ۲۰۰ برابر بیشتر بار بدون ایجاد واکنش فارادیک» را دارد. این پایداری را برای «بیش از میلیون‌ها پالس تحریک» برای درمان مغزی فراهم می‌کند.

اولین آزمایش انسانی

اولین آزمایش انسانی تراشه اینبرین در دانشگاه منچستر انجام خواهد شد. این تراشه در طول جراحی تومور مغزی برای کمک به جراحان در تشخیص بافت سرطانی با دقت بالای میکرومتر استفاده خواهد شد. این به جراحان امکان می‌دهد تا تومور را بردارند در حالی که مناطق سالم مغز را برای نگهداری از گفتار و شناخت حفظ می‌کنند.

“تراشه در حین برداشت تومور قرار می‌گیرد تا بتواند سیگنال‌هایی با وضوح بسیار بالا را بخواند که به جراح می‌گوید کجا تومور دارد و کجا ندارد،” آگویلر به IEEE Spectrum گفت.

آگویلر دلیل انتخاب خود برای اولین آزمایش انسانی را توضیح داد و گفت که این سریع‌ترین راه برای اثبات ایمن بودن گرافن برای استفاده انسانی است.

قبل از آزمایش انسانی، تراشه گرافنی جدید تحت آزمایش‌های بایوکامپاتیبیلیتی گسترده در حیوانات قرار گرفت. این مطالعات اولیه راه را برای آزمایش انسانی ایمن هموار کردند.

اگرچه مطالعه منچستر بر جراحی تومور مغزی متمرکز است، اما تراشه انقلابی اینبرین ممکن است در نهایت برای درمان پارکینسون نیز استفاده شود.

برای این منظور، تراشه ارتقاء خواهد یافت تا در بخشی از مغز که کنترل حرکت دارد به نام مسیر نیگروستریاتال کار کند. گزارش شده است که آن قادر خواهد بود سیگنال‌های مغزی را برای اقداماتی مانند قدم زدن یا بلند کردن بازو تفسیر کند (مشابه BCI‌های موجود). علاوه بر این، دقت در مقیاس میکرومتر آن اجازه می‌دهد تا نشانه‌های پارکینسون مانند لرزش، سفتی و مشکلات راه رفتن را دریافت کند.

با شناسایی این نشانه‌ها، متخصصان درمانی قادر خواهند بود استراتژی‌های درمانی را تطبیق داده و تأثیرگذاری آن‌ها را برای هر بیمار بهینه کنند.