न्यूरोइंजीनियरों ने ब्रेन सर्किट को दूर से सक्रिय करने के लिए वायरलेस तकनीक बनाई है।
शोधकर्ताओं ने दिखाया कि वे चुंबकीय संकेतों का उपयोग करके स्वतंत्र रूप से चलने वाली फल मक्खियों के व्यवहार को नियंत्रित कर सकते हैं जो आनुवंशिक रूप से इंजीनियर न्यूरॉन्स को सक्रिय करते हैं जिससे मक्खियों को विशिष्ट व्यवहार करने में मदद मिलती है।
नेचर मैटेरियल्स में एक प्रकाशित प्रदर्शन में, राइस, ड्यूक यूनिवर्सिटी, ब्राउन यूनिवर्सिटी और बायलर कॉलेज ऑफ मेडिसिन के शोधकर्ताओं ने लक्षित न्यूरॉन्स को सक्रिय करने के लिए चुंबकीय संकेतों का उपयोग किया जो एक बाड़े में स्वतंत्र रूप से चलने वाले फल मक्खियों की शरीर की स्थिति को नियंत्रित करते थे।
राइस में इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग में एसोसिएट प्रोफेसर और राइस के एक सदस्य, अध्ययन लेखक जैकब रॉबिन्सन ने कहा, “मस्तिष्क का अध्ययन करने या तंत्रिका संबंधी विकारों का इलाज करने के लिए वैज्ञानिक समुदाय ऐसे उपकरणों की तलाश कर रहा है जो अविश्वसनीय रूप से सटीक हों, लेकिन न्यूनतम आक्रमणकारी भी हों।” न्यूरोइंजीनियरिंग पहल।
“चुंबकीय क्षेत्रों के साथ चुनिंदा तंत्रिका सर्किट का रिमोट कंट्रोल कुछ हद तक न्यूरोटेक्नोलोजी के लिए एक पवित्र कब्र है।
हमारा काम उस लक्ष्य की ओर एक महत्वपूर्ण कदम उठाता है क्योंकि यह रिमोट चुंबकीय नियंत्रण की गति को बढ़ाता है, जिससे यह मस्तिष्क की प्राकृतिक गति के करीब हो जाता है।”
रॉबिन्सन ने कहा कि नई तकनीक आनुवंशिक रूप से परिभाषित न्यूरॉन्स के चुंबकीय उत्तेजना के लिए पहले से प्रदर्शित सर्वश्रेष्ठ तकनीक की तुलना में लगभग 50 गुना तेजी से तंत्रिका सर्किट को सक्रिय करती है।
“हमने प्रगति की क्योंकि मुख्य लेखक चार्ल्स सेबेस्टा को एक नए आयन चैनल का उपयोग करने का विचार था जो तापमान परिवर्तन की दर के प्रति संवेदनशील था,” रॉबिन्सन ने कहा।
“जेनेटिक इंजीनियरिंग, नैनो टेक्नोलॉजी और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में विशेषज्ञों को एक साथ लाकर हम सभी टुकड़ों को एक साथ रखने में सक्षम थे और यह साबित कर पाए कि यह विचार काम करता है।
यह वास्तव में विश्व स्तरीय वैज्ञानिकों का एक टीम प्रयास था जिसके साथ हम काम करने के लिए भाग्यशाली थे।”
शोधकर्ताओं ने न्यूरॉन्स में एक विशेष गर्मी-संवेदनशील आयन चैनल को व्यक्त करने के लिए जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग किया जो मक्खियों को आंशिक रूप से अपने पंख फैलाने का कारण बनता है, एक आम संभोग इशारा।
शोधकर्ताओं ने तब चुंबकीय नैनोकणों को इंजेक्ट किया जिन्हें एक लागू चुंबकीय क्षेत्र से गर्म किया जा सकता था।
एक ओवरहेड कैमरा मक्खियों को देखता था क्योंकि वे एक इलेक्ट्रोमैग्नेट के ऊपर एक बाड़े के बारे में स्वतंत्र रूप से घूमते थे।
चुंबक के क्षेत्र को एक निर्दिष्ट तरीके से बदलकर, शोधकर्ता नैनोकणों को गर्म कर सकते हैं और न्यूरॉन्स को सक्रिय कर सकते हैं।
प्रयोगों से वीडियो के विश्लेषण से पता चला कि आनुवंशिक संशोधनों के साथ मक्खियों ने चुंबकीय क्षेत्र परिवर्तन के लगभग आधे सेकंड के भीतर पंख फैलाने वाली मुद्रा ग्रहण की।
रॉबिन्सन ने कहा कि सटीक समय पर आनुवंशिक रूप से लक्षित कोशिकाओं को सक्रिय करने की क्षमता मस्तिष्क का अध्ययन करने, बीमारी का इलाज करने और प्रत्यक्ष मस्तिष्क-मशीन संचार प्रौद्योगिकी विकसित करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण हो सकती है।
रॉबिन्सन MOANA पर प्रमुख अन्वेषक है, जो नॉनसर्जिकल, वायरलेस, ब्रेन-टू-ब्रेन संचार के लिए हेडसेट तकनीक विकसित करने की एक महत्वाकांक्षी परियोजना है।
“चुंबकीय, ऑप्टिकल और ध्वनिक तंत्रिका पहुंच” के लिए लघु, MOANA को रक्षा उन्नत अनुसंधान परियोजना एजेंसी (DARPA) द्वारा हेडसेट तकनीक विकसित करने के लिए वित्त पोषित किया जाता है जो एक व्यक्ति के दृश्य प्रांतस्था में तंत्रिका गतिविधि को “पढ़” या डिकोड कर सकता है और “लिख सकता है, “या सांकेतिक शब्दों में बदलना, उस गतिविधि को किसी अन्य व्यक्ति के मस्तिष्क में।
मैग्नेटोजेनेटिक तकनीक उत्तरार्द्ध का एक उदाहरण है।
रॉबिन्सन की टीम नेत्रहीन रोगियों को आंशिक रूप से दृष्टि बहाल करने के लक्ष्य की दिशा में काम कर रही है।
दृष्टि से जुड़े मस्तिष्क के कुछ हिस्सों को उत्तेजित करके, मोआना के शोधकर्ता मरीजों को दृष्टि की भावना देने की उम्मीद करते हैं, भले ही उनकी आंखें अब काम न करें।
रॉबिन्सन ने कहा, “इस काम का दीर्घकालिक लक्ष्य चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए मनुष्यों में मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्रों को सक्रिय करने के तरीकों का निर्माण करना है।”
“मस्तिष्क की प्राकृतिक सटीकता प्राप्त करने के लिए हमें शायद एक सेकंड के कुछ सौवें हिस्से तक प्रतिक्रिया प्राप्त करने की आवश्यकता है।
फल मक्खियों में न्यूरॉन्स को सक्रिय करने के लिए न्यूरोइंजीनियर चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं: अनुसंधान
