میله ای که در سمت راست بالای تصویر ۱ قرار گرفته‌است برای اصلاح کردن سیگنال‌های بین نورون‌ها تعبیه شده است. کل این عکس کوچکتر از قطر یک موی انسان است.
مغز انسان بسیار شبیه جعبه‌ی سیاه می‌ماند: همانند شبکه‌ای از سیگنال‌های الکتریکی سریع که در داخل آن جعبه‌ی سیاه در حال چرخش هستند، این حرکت و همچنین بیماری‌ها با اینکه به خوبی درک نشده‌اند، اما فعالیت‌هایی الکتریکی محسوب می شوند؛ پس می‌توان آن را هک کرد! موضوعی که به شکل دقیق راه آسانی برای دستکاری کردن سیگنال‌های الکتریکی بین نورون‌ها را در اختیار می‌گذارد.
یک مطالعه‌ی جدید که توسط دانشگاه شیکاگو انجام شده‌است؛ نشان می‌دهد که سیم‌های کوچک و نوری پودری شکل از جنس سیلیکون می‌تواند این سیگنال‌های الکتریکی را تولید کند. این موضوع در نوزدهم فوریه در مجله Nature Nanotechnology منتشر شد که می‌تواند راه جدیدی برای مطالعات بیشتر مغز و همچنین احتمال ابداع روش‌های درمانی جدید برای اختلالات مغزی را نشان دهد.
ده سال پیش، جهان علم بار دیگر با تفکر جدید پیرامون تکنیک تازه کشف‌شده‌ای که اپتوژنتیک نام دارد و با استفاده از این روش و به کمک نور اقدام به دستکاری نورونی کردند؛ جان تازه‌ای به خود گرفت. مشکل این روش ،آن بود که برای به ثمر رسیدن باید ژنی در سلول‌های هدف وارد می‌شد که به نور پاسخ می‌دهد. راه‌های دیگری هم برای دستکاری نورونی پیشنهاد شده‌بود؛ اما تا این زمان بهترین روش جایگزین پیدا نشده بود.
مقاله مرتبط: اپتوژنتیک و سیستم‌های پیچیده سلولی
یک تیم به سرپرستی پروفسور Bozhi Tian قبلا سیم‌های کوچکی برای سلول‌های خورشیدی طراحی کرده بودند. این نانو سیم‌ها بسیار کوچک بودند؛ طوری که صدها عدد از آن به سختی می‌توانست ضخامتی به قطر یک کاغذ داشته باشد. تیم او این سیم‌ها را در مکان مشابه‌ای از سلول‌ها قرار دادند و سعی داشتند به وسیله‌ی آن بتوانند ارتباطی برقرار کنند
این نانو سیم‌ها از دو نوع سیلیکون ساخته شده‌اند که می‌تواند یک جریان کوچک الکتریکی را به هنگام برخورد نور تولید کنند. طلا هم با انجام روندی ویژه بر روی این سیم‌ها، به عنوان کاتالیزور برای این واکنش الکتروشیمیایی عمل می‌کند.
به گفته Tian :«زمانی که این سیم در مکان خود قرار دارد و نور به آن تابیده می‌شود؛ اختلاف ولتاژ بین داخل و خارج سلول به آرامی کاسته می‌شود. این کاهش به عنوان سدی برای ارسال سیگنال الکتریکی توسط نورون به نورون مجاور خود محسوب می‌شود.»
مقاله مرتبط: ابزار اپتوژنتیکی که فعالیت عصبی را مهار می‌کند!
این تیم همان روش را با نورون‌های آزمایشگاهی موش امتحان کردند و دیدند که آن‌ها واقعا می‌توانند نورون‌ها را وادار به ارسال سیگنال الکتریکی کنند.
دانشجوی فارغ‌التحصیل، Ramya Parameswaran، که نویسنده اول این مطالعات است، در بیانات خود اظهار داشت: «نکته‌ی خوب در مورد این موضوع، آن است که هم طلا و هم سلیکون هردو مواد زیست سازگار محسوب می‌شوند و برای بدن مضر نیستند. همچنین، بعد از قرار دادن آن‌ها در داخل بدن؛ ساختارهای این اندازه در طول دو ماه به صورت طبیعی از بدن پاک می‌شود.»
به گفته Tian:«این یک عمل بنیادی و ابتدایی است ولی بسیار امیدبخش و محتمل است.»
برنامه بعدی این گروه تست کردن این سیستم در حیوانات می‌باشد، که هم به محققین بیشتر کمک می‌کند که چگونگی عمل سیگنال‌های الکتریکی را در مغز بفهمند و علاوه بر آن راه‌های پیشنهادی را برای نشان دادن مشکلات مثل بیماری پارکینسون یا اختلالات روان‌پزشکی معرفی می‌کند.
More information: Ramya Parameswaran et al. Photoelectrochemical modulation of neuronal activity with free-standing coaxial silicon nanowires, Nature Nanotechnology (۲۰۱۸). DOI: 10.1038/s41565-017-0041-7
مقالات مرتبط:
اپتوژنتیک، کریسپر را ملاقات می‌کند!
مطالعه جدید حافظه از طریق اپتوژنتیک
