ابتكار علمي لإنتاج الخلايا العصبية القادرة على التواصل مع الدماغ البشري
في إنجاز علمي غير مسبوق يسد الفجوة الطويلة بين الدوائر الإلكترونية والأنظمة البيولوجية، نجح فريق من العلماء المتميزين في تطوير وتصميم الخلايا العصبية الاصطناعية التي تعمل بنفس نطاق الجهد الكهربائي الخاص بالخلايا الحية، مما يمنحها قدرة فريدة على الاستجابة للإشارات التي تنتجها الأنسجة الحقيقية بدقة متناهية.
ابتكار علمي لإنتاج الخلايا العصبية القادرة على التواصل مع الدماغ البشري
ووفقًا لـ موقع earth، فإن هذا الابتكار التكنولوجي الرائد يمثل خطوة مهمة وثورية نحو السماح للأجهزة والأدوات الطبية الحديثة بالتواصل المباشر والفعال مع الخلايا الحيَّة باستخدام نفس اللغة الكهربائية الطبيعية، وهو ما يفتح آفاقًا واسعة ومبشرة لتطوير علاجات طبية متقدمة، وابتكار أجهزة قابلة للارتداء أكثر كفاءة، وصولًا إلى تحقيق الحلم الطبي الكبير بربط هذه التقنيات المبتكرة مع الدماغ البشري بشكل مباشر في المستقبل القريب لمساعدة مرضى الأعصاب.
وأنتجت الخلايا العصبية المبتكرة داخل الدوائر المعملية طفرات كهربائية تقارب عُشر فولت، لتطابق الإشارات الطبيعية بدقة، حيث أوضح الباحث جون ياو Jun Yao من جامعة ماساتشوستس أمهيرست University of Massachusetts Amherst أن الجهاز استنسخ مستويات الجهد وأنماط التوقيت واستخدام الطاقة المعتاد، متجاوزًا النسخ السابقة التي تطلبت جهدًا أكبر بعشر مرات وطاقة تفوق الحالية بمائة مرة.
وتعمل الخلايا العصبية الحية عادة بين 70 و130 مللي فولت، بينما احتاجت النماذج السابقة إلى نصف فولت أو أكثر، مما كان يهدر الطاقة ويعيق الاتصال المباشر.
دور البكتيريا والتشكيل الكيميائي
وفقًا لـ موقع earth، يعتمد الابتكار على مكون صغير تتغير مقاومته مع التيار، يتم ضبطه بواسطة أسلاك بروتينية نانوية مستخرجة من ميكروب جيوباكتر سلفوريدوسينس Geobacter sulfurreducens ليعمل بجهد بيولوجي.
وبمجرد التشغيل، يتم شحن مكثف لإنتاج طفرة جهد قصيرة قبل إعادة الضبط، مما يسمح بتحفيز الخلايا العصبية المجاورة في الشبكة.
وتتأثر هذه العملية بالتشكيل الكيميائي؛ حيث أدى ارتفاع مستويات الصوديوم لتسريع إعادة ضبط الدائرة لتطلق الخلايا العصبية إشاراتها بشكل متكرر، بينما أحدث الدوبامين استجابة مزدوجة عبر مستشعر الجرافين.
تجارب حية ومستقبل الأجهزة
ووفقًا لنفس المصدر، ربط الفريق الدائرة بخلايا عضلة القلب التي تنبض عبر إشارات كهربائية، ورصدوا استجابة الخلايا العصبية للأدوية التي تسرع إيقاع القلب، مما يثبت نجاح المحادثة في الوقت الفعلي مع الخلايا الحية.
وصرَّح الفريق لاحقًا لـ ABC، أن هذا التطابق الدقيق سيؤدي إلى التخلي عن مرحلة تضخيم الإشارات في الأجهزة القابلة للارتداء، مما يمهد الطريق لزرع أجهزة أصغر وأقل استهلاكًا للطاقة قادرة على الإحساس واتخاذ القرار داخل الجسم.
