Beyin-Bağırsak İlişkisini Araştırmak için Fiber Problar

MIT'deki mühendisler, beyin-bağırsak ekseninde yer alan nöronların davranışlarını ölçebilen ve etkileyebilen bir mikroelektronik sonda geliştirdiler. Beyin ve GI yolu arasındaki nöral iletişim, otizm ve Parkinson hastalığı gibi çeşitli koşullarla ilişkilendirilmiştir. Ancak, bu nöronlar arasındaki etkileşimi incelemek şimdiye kadar zordu. Yeni mikroelektronik problar, optogenetik gerçekleştirmek için ilaçları ve ışık kaynaklarını iletmek için mikroakışkan kanallar dahil olmak üzere sensörler ve diğer mikroelektronik bileşenleri içeren ince polimer filamanlardan meydana geliyor. Problar, aktiviteyi incelemek ve etkilemek için gastrointestinal veya nöral dokulara ilerletilebiliyor. MIT ekibi, teknolojinin çeşitli hastalık durumlarında yeni fenomenleri ortaya çıkaracağını umuyor.

Görünüşe göre bağırsak ve beyin çok fazla iletişim kuruyor ve bu sadece beynin bağırsağa talimat vermesini içermiyor. Araştırmacılar, bağırsaktan gelen sinyallerin davranışlarımızı ve faaliyetlerimizi de etkileyebileceğini ve bağırsak-beyin ekseninin çeşitli hastalıklarda önemli bir rol oynayabileceğini giderek daha fazla takdir ediyor.

Çalışmaya katılan bir araştırmacı olan Polina Anikeeva, “Vücut ve beyin arasında sürekli, çift yönlü bir iletişim var. Uzun süre beynin organlara çıktı gönderen ve her şeyi kontrol eden bir zorba olduğunu düşündük. Ancak artık beyne geri dönen çok sayıda geri bildirim olduğunu biliyoruz ve bu geri bildirim, daha önce yalnızca merkezi sinir kontrolüne atfettiğimiz bazı işlevleri potansiyel olarak kontrol ediyor.” dedi.

Ancak, bugüne kadar bunu incelemek zordu ve konuya biraz ışık tutma çabasıyla MIT araştırmacıları yeni bir araç tasarladılar. Çalışmaya katılan başka bir araştırmacı olan Atharva Sahasrabudhe, “Milisaniyelik hassasiyet gerektiren bağırsak optogenetiğini yapabilmek ve ardından beyin işlevi ve davranışı üzerindeki etkileri ölçebilmek için var olmayan bir cihaza ihtiyacımız vardı. Böylece bunu yapmaya karar verdik.” dedi.

Probları oluşturmak için araştırmacılar, termal çizim adı verilen ve polimer şeritlerin ince filamentler halinde çekilmesini içeren bir yaklaşım kullandılar. Filamentler ayrıca, ilaçları dağıtabilen mikroakışkan kanalların yanı sıra optogenetik için sensörler ve ışık kaynakları da dahil olmak üzere bir dizi mikroelektronik cihazla işlevselleştirilebiliyor. Sinir dokularına ilerletildikten sonra, kablosuz problar cilde yapıştırılabilen küçük bir kontrol devresi tarafından çalıştırılıyor ve kontrol ediliyor.

Şimdiye kadar, araştırmacılar teknolojiyi farelerde test ettiler ve bağırsaklarını uyararak farelerdeki davranışları önemli ölçüde etkileyebileceklerini keşfettiler.