מדענים הצליחו לפתח אלקטרודות מוח גמישות יותר המצמצמות את הנזק לרקמות תוך קבלת אותות ברורים מהמוח
[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
אלקטרודות המוחדרות לתוך המוח מתעדות ומודדות את הפעילות העצבית בתוכו, ויכולות לסייע בטיפול במחלות עצבים כגון מחלת פרקינסון ואפילפסיה. עניין מחקרי הולך וגדל מתמקד גם בפיתוח של ממשקי מכונה-מוח יעילים יותר, במסגרתם האלקטרודות יכולות לשלוט באיברים תותבים. ההתקדמות בתחומים אלו מתעכבת בעקבות מגבלות מבחינת האלקטרודות, שהינן קשיחות מדי ועלולות לגרום לנזק לרקמות המוח.
הפיתוח של אלקטרודות זעירות ועדינות יותר שעדיין מסוגלות למדוד את האותות המתקבלים מהמוח מהווה אתגר לאור העובדה כי אותות המוח חלשים במיוחד. באופן רגיל, ככל שהאלקטרודה זעירה יותר, כך קשה לה יותר לאתר את האות במוח. יחד עם זאת, צוות חוקרים מקוריאה הצליח לפתח גלאים שהינם זעירים וגמישים המסוגלים למדוד את האותות המוח.
הגלאי החדש מורכב מאלקטרודה המודדת את האותות מהמוח. האות עצמו עובר דרך ערוץ מסוג חיבור משותף למחבר, הממיר את האות להתקנים המודדים ומנתחים את האותות. האלקטרודה מבוססת על מצע של שכבת זהב דקיקה. לשכבה זו מחוברים ננו-חוטים של תחמוצת אבץ, שהם עצמם מצופים בשכבת זהב דקיקה, ובנוסף בשכבת פולימר מוליך חשמל בשם PEDOT. שילוב חומרים אלו מגביר את שטח הפנים האפקטיבי של הגלאי, את יכולת המוליכות החשמלית ואת החוזק של האלקטרודה, תוך שהוא עדיין משמר את הגמישות והתאימות לרקמות רכות. השימוש בננו-חוטים זעירים מאפשר לחוקרים לעצב אלקטרודה קטנה יותר המשמרת את אותו שטח פנים אפקטיבי כשל אלקטרודה גדולה יותר, אלקטרודה שטוחה. כלומר – ניתן להקטין את האלקטרודה מבלי להפחית את כושר המדידה של האות. החיבור המשותף עצמו עשוי מתערובת של גרפן וזהב. הגרפן הוא חומר גמיש והזהב מתפקד בתור מוליך מעולה. החוקרים בחנו את הגלאי החדש שלהם וגילו כי אותות מוח של חולדה נמדדו באופן ברור, הרבה יותר טוב מאלקטרודת זהב שטוחה ורגילה.
“מערך האלקטרודות שלנו המבוסס על גרפן ועל ננו-חוטים יכול להיות שימושי מאוד בתחומים של ניטור ומדידת התפקודים של מערכת העצבים, או בהעברת אותות חשמליים למוח”, הסבירו החוקרים במאמרם שפורסם זה מכבר בכתב העת המדעי ACS Applied Materials and Interfaces. הגלאי נדרש לניסויים קליניים נוספים לשם הפצתו ברמה המסחרית. החוקרים מעוניינים גם לפתח גרסה אלחוטית שתהפוך את ההתקן לנוח לשימוש במגוון יישומים.
