3D-அச்சிடப்பட்ட மூளை சென்சார்கள் தனிப்பட்ட நரம்பியல் கண்காணிப்புக்காக வடிவமைக்கப்படுகின்றன

மூளைக்கான மேலும் தனிப்பயன் இடைமுகம்

Penn State தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர்கள், மூளையின் மேற்பரப்பு சென்சார்களுக்கு புதிய அணுகுமுறையை அறிமுகப்படுத்தியுள்ளனர்; இது நரம்பியல் கண்காணிப்பை மேலும் தனிப்பயனாக்கக்கூடும். வழங்கப்பட்ட மூல உரையின்படி, குழு மென்மையான bioelectrodes-ஐ உருவாக்கியுள்ளது; அவற்றை 3D print செய்யலாம், நீட்டிக்கலாம், மற்றும் வளைத்துத் தன்னிறைவு செய்யலாம், இதனால் அவை நோயாளியின் மூளை வடிவவியலுக்கு பொருந்தும், ஒரே-அளவு-அனைவருக்கும் என்ற சாதன வடிவத்தை மூளைக்கு ஏற்றிக்கொள்ளச் செய்வதற்குப் பதிலாக.

இந்தப் பணி நரம்பியல் இடைமுகங்களில் நீண்ட காலமாக இருக்கும் ஒரு பிரச்சினையைத் தீர்க்கிறது. பாரம்பரிய bioelectrodes பெரும்பாலும் ஒப்பீட்டளவில் கடினமான பொருட்களால் செய்யப்பட்டு, ஒரே மாதிரியான வடிவங்களில் உருவாக்கப்படுகின்றன. அது மூளையின் மடிப்பான மேற்பரப்புடன் மோசமான பொருத்தமாக இருக்கலாம்; அங்கு ridge-கள் மற்றும் groove-களில் ஏற்படும் சிறிய வேறுபாடுகள் ஒருவரிடமிருந்து மற்றொருவருக்கு கணிசமாக மாறுகின்றன.

இதனால் உண்மையான மருத்துவ விளைவுகள் கொண்ட ஒரு வடிவமைப்பு சவால் உருவாகிறது. ஒரு சென்சார் திசுவுடன் நெருக்கமாகவும் தொடர்ந்து அமர்ந்தும் இல்லையெனில், பதிவு செய்யப்படும் signal-களின் தரம் குறையலாம். நீண்ட காலத்தில், மோசமான பொருத்தம் நரம்பியல் நோய்களுக்கான மேலும் பயனுள்ள கண்காணிப்பு அல்லது stimulation அமைப்புகளை உருவாக்குவதையும் சிக்கலாக்கலாம்.

மூளைக்கு பொருத்துவது ஏன் கடினம்

மனித மூளையின் வெளிப்புற cortical sheet, gyri மற்றும் sulci ஆக மடங்கிக் கொண்டு, சுருக்கமான ஆனால் மிகவும் சீரற்ற மேற்பரப்பை உருவாக்குகிறது. மூல உரை குறிப்பிடுவதன்படி, முக்கிய மடிப்புகள் மக்களிடையே பொதுவாக ஒத்திருந்தாலும், அவற்றின் துல்லியமான அமைப்பு ஒருவரிடமிருந்து மற்றொருவருக்கு குறிப்பிடத்தக்க அளவு மாறுபடுகிறது. இதன் பொருள், ஒரு standard device வடிவம் ஒரு நோயாளியில் நன்றாக பொருந்தலாம், மற்றொருவரில் மோசமாக இருக்கலாம்.

இதனைச் சமாளிக்க, ஆராய்ச்சி குழு 21 மனித நோயாளிகளின் MRI-ஆதார தரவைப் பயன்படுத்தி விரிவான மூளை அமைப்புகளை உருவகப்படுத்தியது. பின்னர் அந்த அமைப்புகளுக்கேற்ற வகையில் electrodes-ஐ வடிவமைத்து, சோதனைக்காக 3D-அச்சிட்ட electrodes மற்றும் physical brain models இரண்டையும் உருவாக்கினர்.

இந்த workflow தனித்தன்மை பெறுவது, personalization-ஐ manufacturing செயல்முறையின் ஒரு பகுதியாக மாற்றிவிடுவதால்தான். முன் தயாரிக்கப்பட்ட குறைந்த எண்ணிக்கையிலான implant வடிவங்களில் இருந்து தேர்வு செய்வதற்குப் பதிலாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் anatomy-யிலிருந்து தொடங்கி, அதனைச் சுற்றியே சாதனத்தை உருவாக்க முடியும்.

தேன்கூடு வடிவமைப்பு மற்றும் அது தீர்ப்பது

candidate text, மென்மையான electrodes-இல் தேன்கூடு-ஊக்கமளிக்கப்பட்ட architecture-ஐ குறிப்பிடுகிறது. அந்த வடிவமைப்பு, நீள்த்திறனும் structural strength-உம் இரண்டையும் பாதுகாக்கும் வகையில், சாதனம் மேற்பரப்பை பின்பற்றியபடியே electrical மற்றும் physiological signal-களுக்கு உணர்திறனுடன் இருக்க உதவுகிறது.

இந்த இணைப்பு முக்கியமானது. bioelectronics-இல் மென்மையான devices பெரும்பாலும் ஒரு trade-off-ஐ எதிர்கொள்கின்றன: அவற்றை உயிர்திசுக்களுக்கு ஏற்ற அளவிற்கு flexible-ஆகச் செய்தால், அவை உறுதித்தன்மையை இழக்கலாம்; அல்லது உறுதியானதாக ஆக்கினால், அவை உறுப்புக்கு நல்ல mechanical match போல நடக்காது. Penn State தலைமையிலான பணியானது அந்த trade-off-ஐ நேரடியாக குறிவைக்கிறது.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் Advanced Materials-இல், printed electrodes rat tests-இல் biologically compatible-ஆகவும் பயனுள்ளதாகவும் இருந்தபோது, பாரம்பரிய வடிவமைப்புகளை விட மூளை அமைப்புக்கு சிறப்பாகப் பொருந்தின என்று தெரிவித்தனர். வழங்கப்பட்ட பொருளின் அடிப்படையில், இதுவே மைய தொழில்நுட்பக் கூற்று: செயல்திறனை இழக்காமல் மேம்பட்ட பொருத்தம்.

இது எதை நோக்கிச் செல்லலாம்

உடனடி வாக்குறுதி மேலும் நல்ல நரம்பியல் கண்காணிப்பு. electrode-கள் நோயாளியின் cortical anatomy-க்கு நெருக்கமாகப் பொருந்த முடிந்தால், மருத்துவர்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெளிவான signal-களைப் பெறலாம், மேலும் காலப்போக்கில் மேலும் நிலையான இடைமுகங்களைப் பராமரிக்கக்கூடும். இது neurodegenerative disease-ஐ கண்காணிப்பதற்கும், மூளைச் செயல்பாட்டை ஆய்வு செய்வதற்கும், அடுத்த தலைமுறை neurotechnology-ஐ உருவாக்குவதற்கும் முக்கியமானது.

மூல உரை இந்தப் பணியை குறிப்பாக neurodegenerative disease கண்காணிப்பு மற்றும் சிகிச்சையுடன் இணைக்கிறது. ஆய்வகப் பணியில் இருந்து மருத்துவ பயன்பாட்டிற்கு செல்லும் பாதை நீளமானதாக இருந்தாலும், வடிவமைப்பு தர்க்கம் வலுவானது. orthopedics மற்றும் oncology போன்ற துறைகளில் personalization மாற்றத்தை ஏற்படுத்தியுள்ளது. நரம்பியல் இடைமுகங்களும் ஒருவேளை அதே மாதிரிக்கு நகரக்கூடும்; அதில் device geometry மக்கள் தொகை சராசரிக்குப் பதிலாக நோயாளிக்கே ஏற்ப வடிவமைக்கப்படுகிறது.

Manufacturing கோணமும் உள்ளது. 3D printing மருத்துவ சாதன வளர்ச்சியில் ஈர்க்கக்கூடியது, ஏனெனில் ஒவ்வொரு மாறுபாட்டிற்கும் முற்றிலும் புதிய tooling தேவையில்லாமல் சிக்கலான geometry-களை கையாள முடியும். மூளை மேற்பரப்பு devices-இன்தான் இந்த நெகிழ்வுத்தன்மை மிகவும் மதிப்புமிக்கதாக மாறும் தயாரிப்புப் பிரிவு.

பெரிய முக்கியத்துவம்

இந்த ஆய்வு materials science, biomedical engineering, மற்றும் precision medicine ஆகியவற்றின் சந்திப்பில் அமைகிறது. இது கடினமான implants-இலிருந்து விலகி, உடலுக்குள் mechanical mismatch-ஐ குறைக்க வடிவமைக்கப்பட்ட மென்மையான, tissue-matched systems-ஐ நோக்கி நடைபெறும் ஒரு பரவலான மாற்றத்தை பிரதிபலிக்கிறது.

நரம்பு மண்டலத்தில் இந்த போக்கு மிகவும் முக்கியமானது; ஏனெனில் fit மற்றும் signal fidelity-இல் ஏற்படும் சிறிய மேம்பாடுகள்கூட ஒரு சாதனம் உண்மையில் எவ்வாறு அளவிடுகிறது என்பதில் பெரிய தாக்கம் செலுத்தலாம். ஒரு இடைமுகம் anatomy-ஐ எவ்வளவு நன்றாக மதிக்கிறதோ, அவ்வளவு அதிகமாக கண்காணிப்பு அமைப்புகள் மேலும் துல்லியமானதும் குறைவாக இடையூறு செய்பவையாகவும் இருக்கும் என்ற நம்பிக்கை உருவாகிறது.

வழங்கப்பட்ட மூல உரை இந்த electrodes சாதாரண மனித பயன்பாட்டிற்கு தயாராக உள்ளன என்று கூறவில்லை, அதுபோல் புரிந்துகொள்ளவும் கூடாது. ஆனால் அது காட்டுவது, patient-specific neural hardware நோக்கி செல்லும் ஒரு நம்பகமான படி: MRI-ஆதார வடிவமைப்பு, 3D-அச்சிடப்பட்ட மென்மையான electrodes, மூளை அமைப்புடன் மேம்பட்ட பொருத்தம், மற்றும் ஊக்கமளிக்கும் compatibility முடிவுகள்.

பொதுவான brain interfaces-இலிருந்து துல்லியமானவைகளுக்கு நகர விரும்பும் ஒரு துறைக்காக, இது அர்த்தமுள்ள முன்னேற்றம். அடிப்படை கருத்து எளிதும் சக்திவாய்ந்ததும்: ஒவ்வொரு மூளையும் சற்று வேறுபட்டால், சாதனமும் வேறுபட்டிருக்க வேண்டும்.

இந்தக் கட்டுரை Medical Xpress செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.