دانشمندان سگ رباتیک را با مغز آزمایشگاهی هدایت کردند

به گزارش ایسنا به نقل از آی‌ای، این ارگانوئید مغزی با واکنش در کمتر از ۵۰ میلی‌ثانیه به یک سگ رباتیک کمک کرد تا از موانع دوری کند.

دانشمندان در ایالات متحده از گرافن و نور برای کنترل یک سگ رباتیک استفاده کرده‌اند و روش پیشگامانه جدیدی را توسعه داده‌اند که ارگانوئیدهای مغزی انسان رشد یافته در آزمایشگاه را تحریک و بالغ می‌کند.

محققان موسسه سلول‌های بنیادی دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، سنفورد، از یک ورق کربن به ضخامت یک اتم برای معرفی روشی به نام تحریک نوری به واسطه گرافن (GraMOS) استفاده کردند.

به گفته آلیسون موتری، مدیر مرکز تحقیقات مداری سلول‌های بنیادی فضایی یکپارچه این موسسه، این روش زیست سازگار و غیرتهاجمی است.

این استاد با نامیدن این رویکرد به عنوان «یک متحول کننده برای تحقیقات مغز»، افزود که نیازی به اصلاح ژنتیکی ندارد و افزایش رشد طبیعی مغز را ایمن‌تر و مقیاس‌پذیرتر می‌کند.

موتری اظهار داشت: ما اکنون می‌توانیم بلوغ ارگانوئیدهای مغزی را بدون تغییر کد ژنتیکی آنها سرعت بخشیم و درهایی را برای تحقیقات در زمینه‌ بیماری‌ها، رابط‌های مغز-ماشین و سایر سیستم‌هایی که سلول‌های زنده مغز را با فناوری ترکیب می‌کنند، باز کنیم.

پیشرفت علوم مغز

ارگانوئیدهای مغزی مدل‌های سه‌بعدی مشتق از سلول‌های بنیادی مغز انسان هستند و برای مطالعه بیماری‌های عصبی مانند آلزایمر بسیار ارزشمند هستند. با این حال، بلوغ آهسته آنها یک محدودیت عمده است و همین مفید بودن آنها را برای شرایط طولانی مدت کاهش می‌دهد.

در همین حال، روش‌های تحریک موجود اغلب به اپتوژنتیک متکی هستند که به اصلاح ژنتیکی یا جریان‌های الکتریکی مستقیم متکی است که می‌توانند به بافت عصبی ظریف آسیب برسانند یا نیاز به مداخله ژنتیکی داشته باشند.

برای پرداختن به مسئله روش‌های تحریک آهسته و پرخطر، این گروه به خواص اپتوالکترونیکی منحصر به فرد گرافن روی آورد که به آن اجازه می‌دهد نور را به نشانه‌های الکتریکی ظریف تبدیل کند که به طور ایمن نورون‌ها را به ایجاد اتصالات و بلوغ سریع‌تر تشویق می‌کند.

این تحریک، ورودی حسی دنیای واقعی را شبیه‌سازی می‌کند و بدون نیاز به روش‌های تهاجمی، از رشد مغز پشتیبانی می‌کند.

این مانند این است که به آنها یک فشار ملایم برای رشد سریع‌تر بدهیم که برای مطالعه بیماری‌های مرتبط با سن ضروری است. از آنجا که تحریک، رشد عصبی را تسریع می‌کند، دانشمندان گفتند که می‌تواند به آنها کمک کند تا بیماری‌ها را زودتر مطالعه کرده و داروها را سریع‌تر آزمایش کنند.

ارگانوئیدها پاسخ رباتیک را هدایت می‌کنند

برای این مطالعه، محققان ارگانوئیدهای مغزی با رابط گرافن را به یک سگ رباتیک مجهز به حسگر متصل کردند. هنگامی که ربات مانعی را تشخیص داد، سیگنالی برای تحریک ارگانوئید ارسال کرد.

این به نوبه خود، یک پاسخ عصبی ایجاد کرد که باعث تغییر جهت ربات شد و حلقه کامل حسی-حرکتی را در کمتر از ۵۰ میلی‌ثانیه تکمیل کرد.

این نمونه از یک سیستم نوروبیوهیبریدی به آینده‌ای اشاره داشت که در آن سلول‌های زنده مغز می‌توانند با ماشین‌ها ارتباط برقرار کنند. محققان معتقدند که می‌توان از آن در پروتزها، رباتیک تطبیقی ‌و حتی رایانش زیستی استفاده کرد.

برخلاف تراشه‌های مصنوعی، ارگانوئیدها پتانسیل نوروپلاستیسیته واقعی، یادگیری و سازگاری از تجربه را به ارمغان می‌آورند. همچنین راه را برای اتصال بافت‌های پیچیده مغز مانند به یکدیگر و حتی به مغز انسان هموار می‌کند.

به گفته موتری، توانایی کنترل و تسریع رشد ارگانوئیدهای مغزی می‌تواند برای آزمایش روش‌های درمانی، مهندسی بافت، رباتیک و هوش مصنوعی مورد استفاده قرار گیرد.

این تنها آغاز راه است. ترکیب تطبیق‌پذیری گرافن و زیست‌شناسی ارگانوئیدهای مغزی می‌تواند آنچه را که در علوم اعصاب امکان‌پذیر است، از درک مغز گرفته تا ایجاد الگوهای فناوری کاملا جدید، بازتعریف کند.