Los implantes cerebrales monitorean la actividad nerviosa en TADPOL en el desarrollo fetal

Harvard John A. Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Paulson (SIS) han desarrollado un dispositivo bioelectrónico suave, delgado y extraterrestre, que puede implantarse en la placa del nervio fetal TADPOL, la composición plana y 3D y la médula espinal. Al integrar su herramienta estirable en la placa nerviosa, los investigadores mostraron que pueden monitorear continuamente y continuamente la actividad cerebral durante cada fase fetal.

Demostró que el dispositivo puede integrarse básicamente en el cerebro a medida que se desarrolla y registra la actividad eléctrica de las células cerebrales individuales con precisión mixta, y no tiene ningún efecto en el desarrollo o el comportamiento fetal TADPOL normal.

Estos "Tadpols Siborg" pueden proporcionar una nueva visión del desarrollo del cerebro y ayudar a comprender las enfermedades manifestadas en el desarrollo temprano, o incluso tratar esas enfermedades. "Trastorno automático, bipolar, esquizofrenia: todo esto puede ocurrir en las etapas del desarrollo temprano", dijo el jefe de investigación Zia Liu, PhD, profesora asistente de bioinización en mares. "No existe la capacidad de medir la actividad nerviosa durante el desarrollo nervioso temprano. Nuestra tecnología en realidad permitirá un área desconocida".

Liu es el escritor senior y compatible del artículo publicado del equipo NaturalezaTema "Implantación cerebral de la bioelectrónica blanda a través del desarrollo fetal,

En el feto vertebral, en el tubo nervioso plegable y de expansión de la placa nerviosa, que es el precursor del cerebro y la médula espinal, incluye fórmula compleja en las escamas de la hora de la pijama Millskand, explicó Liu. Los autores dijeron: "El cerebro de las vértebras son estructuras 3D complejas que se originan en la capa de una sola célula bidimensional (2D) en el feto". Durante el crecimiento vertebral, las placas nerviosas, una capa 2D, de células individuales, ectodermo rituales en la superficie del feto, tubos nerviosos para crear tubos nerviosos y con expansión continua y plegamiento, transformaciones en el cerebro 3D y otras partes del sistema nervioso. Y como dijo el equipo, "estos principales cambios morfológicos han dado un desafío a la bioelectrónica trasplantable para rastrear la actividad nerviosa en el primer desarrollo cerebral".

En el pasado, los científicos han utilizado una pinza de parche de mentalidad madura o un electrodo metálico para registrar la actividad eléctrica de las neuronas individuales con alta resolución. Otros éxitos en microelectrónica, como el tejido del trabajo previo de Liu, han hecho que el registro cerebral de células individuales sea aún menos agresiva.

Sin embargo, como dijeron los investigadores, completamente desarrollados, en el cerebro maduro, las neuronas se conectan entre sí a escala de nenoométer. "Aunque se diseñan bioelectrónica pequeña y suave, la implantación en el cerebro maduro esencialmente causa daño por intensidad".

Liu dijo: "Si podemos beneficiarnos completamente del proceso de desarrollo natural, tendremos la capacidad de trasplantar muchos sensores en el cerebro 3D y, al mismo tiempo, monitorear cómo se desarrolla la actividad cerebral con de vez en cuando. Nadie lo ha hecho antes".

La investigación recientemente reportada del equipo hace un esfuerzo de varios años para crear bioelectrónica suave, flexible y no invasiva para el cerebro, que tiene estabilidad de tofu. En los estudios anteriores, el equipo integró las matrices de electrodos en las recetas de Petri de la venta STEM. Los electrodos delgados se doblan con montaje y tejido en crecimiento y siborg es corazón y fabricado Cerebro“Anteriormente habíamos demostrado que la electrónica elástica se puede integrar en el desarrollo de tejido in vitro A través de procesos generales de desarrollo, dijeron los autores. "El crecimiento del tejido reveló y distribuyó la bioelectrónica en la estructura 3D, lo que permite una interfaz estable a largo plazo".

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Aunque los estudios orgenoides fueron exitosos, según Liu, la integración de la nanoelectrónica en los embriones de los anfibios, enfrentó nuevos desafíos. "Resulta que el feto de Tadpol es muy suave que el tejido rico en células madre humanas", dijo. "Eventualmente tuvimos que cambiar todo, incluido el desarrollo de nuevos materiales electrónicos".

Los investigadores hicieron un nuevo tipo de trasplante AfataQue son suaves como tejido biológico, pero pueden diseñarse en componentes electrónicos altamente flexibles que pueden resistir los procesos de nanofos de nanofe y mantener varios sensores en la casa para registrar la actividad cerebral.

En su nuevo estudio informado, Liu Et alEl elastómero fluorado de perfluoropolyraister-diametacrilate (PFPE-DMA) se usó como una capa de encapsulación para dispositivos Aries estirados funcionales. Inicialmente probó la matriz de microelectrodos de nivel de tejido de tejido, Submachromatra-Mott Zenopus Lavis (Rana) feto.

El dispositivo se trasplantó no invasivamente a la placa nerviosa fetal, en la que el tubo nervioso se forma en una estructura 3D, completamente integrada con la red nerviosa en todo el cerebro, lo que permite a los científicos llevar a cabo mediciones electrofisiológicas abusivas del cerebro durante el desarrollo durante el desarrollo. El equipo escribió: "A medida que la placa neural 2D a -3D sufre una reorganización, la fuerza endógena distribuye e integra la malla en los volúmenes 3D del tubo nervioso y el cerebro, haciendo embriones 'siborg'", escribió Team. La inmunotinción, las imágenes de fluorescencia, el análisis de expresión génica y la prueba de comportamiento indicaron que los dispositivos implantados no han interrumpido en gran medida el desarrollo nervioso, la reacción del estrés o la madurez del comportamiento Zenopus Tadpol.

Los investigadores declararon: "El dispositivo permite un registro nervioso continuo de todo el cerebro en la resolución de milcecond, captura la aparición de movilidad nerviosa, sincronización y propagación en el desarrollo del cerebro fetal", informaron los investigadores. "El dispositivo implantado proporcionó un método para la implantación de electrónica suave en los tejidos desarrollados en 3D, estables en la organización, la grabación neuronal de resolución de milcecond-resolución".

El equipo probó matrices de electrodos Aries Estratables y de alta calidad separados para registrar el desarrollo nervioso en el embrión exolotal, tanto antes como después de la lesión. Exoluble es un modelo bien establecido para estudiar el crecimiento y la regeneración, ya que los organismos pueden revivirse después de la lesión, incluido su sistema nervioso.

Pruebas separadas, declararon que los investigadores declararon, además, se indica que las propiedades mecánicas del equipo son compatibles con el feto del ratón y los ratones recién nacidos, con la capacidad de estudiar in vitro Cultura fetal o En el uterino Trasplante. "La combinación del futuro de este sistema con plataformas virtuales cosmic puede proporcionar una herramienta poderosa para el comportamiento y la actividad cerebral específica de los sensoriales durante el desarrollo", concluyó.

Perfluoropolyaither-diametacrylate es la propiedad intelectual protegida por la Oficina de Desarrollo de la Tecnología de Elastomer Harvard, que tiene tecnología con licencia de la empresa Axoft a la compañía para un mayor desarrollo. Liu coestableció a Exoft en 2021 y se centra en el desarrollo de la empresa Bioelectrónica escalable y suave Para aplicaciones de interfaz de máquina cerebral.

Liu explicó: "La gran innovación se encuentra en la extrema ternura de nuestros materiales, que no solo mejora la biogencia, sino que también mejora la fuerza y ​​la escalabilidad del dispositivo", explicó Liu. General"Esto nos permite aumentar significativamente el número de electrodos por sonda cerebral". Las tecnologías actuales de la sonda cerebral comercial generalmente pueden admitir solo 8-16 electrodos por prueba y, por lo tanto, "los seres humanos deben ser trasplantados para recibir los altos números de canales en humanos, trasplantando así cientos de investigaciones, uno de un proceso agresivo y complejo", continuó Liu.

En contraste, la electrónica suave de Axoft permite la fabricación de sondas cerebrales con cientos de electrodos en el mismo dispositivo, Liu hizo más comentarios General"Esencialmente reduce el número de implantes necesarios, lo que hace que el enfoque sea más escalable y clínicamente viable. Además, la ternura del material respalda la implantación y el retorno repetidos sin comprometer la integridad estructural, una característica esencial para la refinería y el uso clínico reutilizable".