న్యూరల్ స్పిరోయిడ్స్ — మెదడు కణాల 3D క్లస్టర్‌లు — న్యూరల్ నెట్‌వర్క్‌లను అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు ల్యాబ్‌లో నాడీ సంబంధిత వ్యాధులను అధ్యయనం చేయడానికి అవసరమైన సాధనాలుగా ఉద్భవించాయి. EPFL యొక్క ఇ-ఫ్లవర్, ఒక పువ్వు-ఆకారపు 3D మైక్రోఎలెక్ట్రోడ్ శ్రేణి (MEA), పరిశోధకులు ఈ గోళాకారాల యొక్క విద్యుత్ కార్యకలాపాలను గతంలో అసాధ్యమైన రీతిలో పర్యవేక్షించడానికి అనుమతిస్తుంది. లో ప్రచురించబడిన ఈ పురోగతి సైన్స్ అడ్వాన్స్‌లుమెదడు ఆర్గానాయిడ్స్‌పై మరింత అధునాతన పరిశోధనలకు పునాది వేస్తుంది, ఇవి మెదడు కణజాలం యొక్క సంక్లిష్టమైన, సూక్ష్మీకరించిన నమూనాలు.
“ఇ-ఫ్లవర్ న్యూరల్ స్పిరోయిడ్స్ యొక్క చాలా ఉపరితలం నుండి నిజ సమయంలో నాడీ కార్యకలాపాలను రికార్డ్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది — మునుపటి సాధనాలతో సాధ్యం కానిది. మా సౌకర్యవంతమైన సాంకేతికత 3D న్యూరల్‌కు హాని లేకుండా ఖచ్చితమైన రికార్డింగ్‌లను పొందడం సాధ్యం చేస్తుంది. మోడల్స్, వాటి కాంప్లెక్స్ సర్క్యూట్‌లు ఎలా పనిచేస్తాయనే దానిపై మాకు మంచి అవగాహన కల్పిస్తాయి” అని పేపర్ యొక్క ప్రధాన రచయిత మరియు న్యూరో X ఇన్స్టిట్యూట్‌లోని లేబొరేటరీ ఫర్ సాఫ్ట్ బయోఎలక్ట్రానిక్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ల (LSBI) హెడ్ స్టెఫానీ లాకోర్ చెప్పారు.
న్యూరల్ స్పిరోయిడ్స్ ఎందుకు?
“ఈ అధ్యయనం కోసం మేము న్యూరల్ స్పిరోయిడ్స్‌పై దృష్టి సారించాము ఎందుకంటే అవి సూటిగా మరియు యాక్సెస్ చేయగల మోడల్‌ను అందిస్తాయి” అని ప్రాజెక్ట్‌పై ప్రధాన పరిశోధకులలో ఒకరైన ఎలియోనోరా మార్టినెల్లి చెప్పారు.
న్యూరల్ స్పిరోయిడ్స్ అనేది మెదడు కణజాలం యొక్క కొన్ని కీలక విధులను ప్రతిబింబించే న్యూరాన్‌ల యొక్క త్రిమితీయ సమూహాలు. అవి ఆర్గానాయిడ్స్ కంటే సరళమైనవి, ఇవి బహుళ కణ రకాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు మెదడును మరింత దగ్గరగా అనుకరిస్తాయి. క్యాంపస్ బయోటెక్‌లోని LSBI బృందం టిష్యూ ఇంజినీరింగ్ లాబొరేటరీ (HEPIA-HESGE)లో లూక్ స్టాప్పిని మరియు అడ్రియన్ రౌక్స్‌తో కలిసి పని చేసింది, న్యూరల్ స్పిరోయిడ్స్ ఎలక్ట్రోఫిజియాలజీతో దీర్ఘకాల అనుభవం ఉన్న పరిశోధకులు.
“స్పిరోయిడ్స్‌ను ల్యాబ్‌లో ఉత్పత్తి చేయడం మరియు మార్చడం చాలా సులభం, ఇది వాటిని ప్రారంభ దశ పరీక్షలకు అనువైనదిగా చేస్తుంది” అని మార్టినెల్లి కొనసాగిస్తున్నారు. “అయినప్పటికీ, మెదడు అభివృద్ధి మరియు రుగ్మతలను మరింత ఖచ్చితంగా మోడల్ చేసే మెదడు ఆర్గానాయిడ్‌లకు ఇ-ఫ్లవర్‌ను వర్తింపజేయడం మా లక్ష్యం.”
“ఆర్గానాయిడ్స్ న్యూరోసైన్స్ పరిశోధన మరియు తదుపరి తరం న్యూరోటెక్నాలజీ రెండింటికీ ఉత్తేజకరమైన ఇంటర్‌ఫేస్‌ను సూచిస్తాయి” అని స్టెఫానీ లాకోర్ చెప్పారు. “అవి సరళీకృతం మధ్య అంతరాన్ని తొలగిస్తాయి ఇన్ విట్రో నమూనాలు మరియు మానవ మెదడు యొక్క సంక్లిష్టతలు. ఇ-ఫ్లవర్‌తో మా పని ఈ 3D మోడళ్లను అన్వేషించడానికి ఒక కీలకమైన దశ.”
ఆవిష్కరణ వెనుక దాగి ఉంది
ఆసక్తికరమైన విషయం ఏమిటంటే, ఇ-ఫ్లవర్ ఊహించని ఆవిష్కరణ నుండి పుట్టింది. ప్రాజెక్ట్‌లో సహకారి అయిన అవుట్‌మ్యాన్ అకౌయిస్సీ పరిధీయ నరాల కోసం సాఫ్ట్ ఇంప్లాంట్‌లపై పని చేస్తున్నప్పుడు ఒక సవాలును ఎదుర్కొన్నాడు: అతను ఉపయోగించిన హైడ్రోజెల్స్ నీటికి గురైనప్పుడు అతని పరికరాలు అనూహ్యంగా వంకరగా మారాయి. అకౌస్సీ మరియు మార్టినెల్లి ఈ కర్లింగ్ మెకానిజం పూర్తిగా భిన్నమైన అప్లికేషన్ కోసం ఉపయోగించబడవచ్చని గ్రహించినప్పుడు నిరాశగా ప్రారంభమైనది పురోగతిగా మారింది — న్యూరల్ స్పిరోయిడ్స్ చుట్టూ చుట్టడం.
“సెరెండిపిటీ ఆవిష్కరణకు ఎలా దారితీస్తుందో చెప్పడానికి ఇది సరైన ఉదాహరణ” అని మార్టినెల్లి చెప్పారు. “వాస్తవానికి ఒక ప్రాజెక్ట్‌కు సమస్యగా ఉన్నది మరొక ప్రాజెక్ట్‌కు పరిష్కారంగా మారింది.”
న్యూరల్ ఎలక్ట్రోఫిజియాలజీకి కొత్త విధానం
పరికరం ప్లాటినం ఎలక్ట్రోడ్‌లతో అమర్చబడిన నాలుగు సౌకర్యవంతమైన రేకులను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి కణ నిర్మాణానికి మద్దతు ఇచ్చే ద్రవానికి గురైనప్పుడు గోళాకారం చుట్టూ వంకరగా ఉంటాయి. ఈ యాక్చుయేషన్ మృదువైన హైడ్రోజెల్ యొక్క వాపు ద్వారా నడపబడుతుంది, పరికరం కణజాలంపై సున్నితంగా మరియు సులభంగా ఉపయోగించేలా చేస్తుంది.
ఇప్పటికే ఉన్న ఎలక్ట్రోఫిజియోలాజికల్ సిస్టమ్‌లకు అనుకూలంగా ఉండేలా రూపొందించబడింది, ఇ-ఫ్లవర్ పరిశోధకులకు ప్లగ్-అండ్-ప్లే సొల్యూషన్‌ను అందిస్తుంది, సంక్లిష్టమైన బాహ్య యాక్యుయేటర్లు లేదా హానికరమైన ద్రావకాల అవసరాన్ని నివారిస్తుంది.
సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని ఆర్గానాయిడ్‌లకు వర్తింపజేసిన తర్వాత, అన్ని వైపుల నుండి విద్యుత్ కార్యకలాపాలను రికార్డ్ చేయగల సామర్థ్యం మెదడు ప్రక్రియల గురించి మరింత సమగ్రమైన అవగాహనను అందిస్తుంది. ఇది న్యూరో డెవలప్‌మెంట్, మెదడు గాయం కోలుకోవడం మరియు నాడీ సంబంధిత వ్యాధుల గురించి కొత్త అంతర్దృష్టులకు దారితీస్తుందని పరిశోధకులు భావిస్తున్నారు.
