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Un team di scienziati della Corea del Sud e degli Stati Uniti ha inventato un dispositivo in grado di controllare i circuiti neurali utilizzando un piccolo impianto cerebrale controllato da uno smartphone. I ricercatori, ritengono che il dispositivo possa accelerare gli sforzi per scoprire malattie cerebrali come il Parkinson, l’Alzheimer, la dipendenza, la depressione e il dolore. Il dispositivo, utilizzando cartucce di farmaci sostituibili simili a un mattoncino del Lego e connessione bluetooth a bassa energia per dialogare con uno smartphone, può colpire specifici neuroni di interesse usando farmaci e luce per periodi prolungati.

“Il dispositivo neurale wireless consente la neuromodulazione chimica e ottica cronica che non è mai stata raggiunta prima”, ha dichiarato Raza Qazi, ricercatore del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) e dell’Università del Colorado Boulder.

Una svolta per i neuroscenziati

Qazi ha affermato che questa tecnologia cambia in modo significativo i metodi convenzionali utilizzati dai neuroscienziati, che di solito coinvolgono tubi metallici rigidi e fibre ottiche per fornire farmaci e luce. Oltre a limitare il movimento del soggetto a causa delle connessioni fisiche con attrezzature ingombranti, la loro struttura relativamente rigida provoca lesioni nel tempo nel tessuto cerebrale molle, rendendole quindi non adatte all’impianto a lungo termine. Sebbene siano stati fatti alcuni sforzi per mitigare in parte la risposta avversa dei tessuti incorporando sonde morbide e piattaforme wireless, le soluzioni precedenti erano limitate dalla loro incapacità di fornire farmaci per lunghi periodi di tempo, nonché dalle loro postazioni di controllo ingombranti e complesse.

Farmaci in cartuccia

Per la consegna dei farmaci utilizzando una tecnologia senza fili, gli scienziati hanno dovuto risolvere criticità legata all’esaurimento e dell’evaporazione degli stessi. I ricercatori del Korea Advanced Institute of Science and Technology e dell’Università di Washington a Seattle hanno collaborato per inventare un dispositivo neurale con una cartuccia di farmaco sostituibile, che potrebbe consentire ai neuroscienziati di studiare gli stessi circuiti cerebrali per diversi mesi senza preoccuparsi che questi rimangano senza farmaci. Queste cartucce di farmaco “plug-n-play” sono state inserite in un impianto cerebrale di topi utilizzando una sonda morbida e ultrasottile (spessore di un capello umano), provvista di canali microfluidici e piccoli LED (più piccoli di un granello di sale).

Lo smartphone per impostare la dose di farmaco

Controllati con un’interfaccia utente elegante e semplice installa in uno smartphone, i neuroscienziati possono facilmente innescare qualsiasi combinazione specifica o sequenziamento preciso di somministrazione di luce e farmaci in qualsiasi pazienze in cui verrà impiantato il dispositivo, senza la necessità di essere fisicamente all’interno del laboratorio.

Michael Bruchas, professore di anestesia e medicina del dolore e farmacologia presso la School of Medicine dell’Università di Washington, ha affermato che “questa tecnologia aiuterà i ricercatori in molti modi. Ci consente di sezionare meglio le basi del comportamento del circuito neurale e in che modo i neuromodulatori specifici nel cervello sintonizzano il comportamento in vari modi. Siamo anche desiderosi di utilizzare il dispositivo per complessi studi farmacologici, che potrebbero aiutarci a sviluppare nuove terapie per il dolore, la dipendenza e i disturbi emotivi”.

 


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