جهاز مبتكر يرصد رسائل الدماغ الكيميائية والكهربائية في وقت واحد

#سواليف

تمكن #علماء من تطوير #تقنية ثورية في مجال #الاستشعار_العصبي تسمح للمرة الأولى بالرصد المتزامن والدقيق للإشارات الكيميائية والكهربائية في #الدماغ الحي أثناء حركة الحيوانات بحرية.

وفي تعاون علمي غير مسبوق بين فريق البروفيسورة تساي شينشيا من المختبر الرئيسي الوطني لتكنولوجيا الاستشعار بالأكاديمية الصينية للعلوم، وفريق البروفيسورة يو يانتشين من جامعة تشجيانغ، تم تصميم مصفوفة أقطاب دقيقة متعددة القنوات بمكونات ثلاثية متكاملة، تحل مشكلتين تقنيتين ظلتا لعقود تحد من تقدم أبحاث الدماغ: ضرورة زراعة أقطاب كهربائية خارجية تتسبب في تلف الأنسجة وضعف الاستقرار، وتداخل الإشارات بين الوظائف المختلفة.

ويعتمد الابتكار الجديد على استراتيجية تعديل دقيقة تمكن كل قطب من أداء وظيفة محددة بفعالية عالية: قطب عمل معدل خصيصا لكشف الدوبامين، وقطب لتسجيل النشاط الكهربائي العصبي، وقطب مرجعي مصمم للاستقرار طويل الأمد. وهذا التكامل الذكي في مسبار واحد يقلل من الضرر النسيجي ويحسن جودة الإشارات المسجلة بشكل غير مسبوق.

وخلال التجارب على فئران حرة الحركة، قدم النظام الجديد رؤى عميقة عن العلاقة بين الدوبامين والنوم. حيث سجل العلماء أن مستويات الدوبامين تبلغ ذروتها أثناء اليقظة، وتنخفض إلى أدنى مستوياتها في مرحلة النوم العميق (نوم حركة العين غير السريعة)، ثم تعاود الارتفاع بشكل حاد عند الانتقال من مرحلة النوم الحالم (نوم حركة العين السريعة) إلى اليقظة.

كما كشفت البيانات عن ثلاث فئات متميزة من الخلايا العصبية في النواة المتكئة – وهي منطقة دماغية حيوية للمكافأة والتحفيز – تتفاعل بشكل متزامن مع تقلبات الدوبامين أثناء دورات النوم والاستيقاظ، ما يقدم دليلا مباشرا على كيفية تنظيم الدوبامين لهذه الدورات البيولوجية الأساسية.

ويتميز النظام الجديد بتصميم معياري مرن يمكن تعديله مستقبلا لرصد نواقل عصبية أخرى مثل الغلوتامات والسيروتونين، ما يفتح آفاقا واسعة لفهم أفضل للأمراض العصبية والنفسية، وتحسين واجهات الدماغ والحاسوب، وتطوير علاجات أكثر دقة للاضطرابات العصبية.

وهذا الإنجاز التقني يمثل نقلة نوعية في قدرة العلماء على مراقبة دماغ الكائن الحي في حالته الطبيعية، ويسد فجوة طويلة الأمد بين دراسة الإشارات الكيميائية والكهربائية في الدماغ، ما قد يؤدي إلى اكتشافات غير مسبوقة في علوم الأعصاب والطب النفسي خلال السنوات القادمة.