Japanse onderzoekers hebben een nieuw implanteerbaar apparaat beschreven dat niet groter is dan de breedte van een munt en dat kan worden gebruikt om hersenpatronen te controleren. Het apparaat, gerapporteerd in AIP-vooruitgang , zet infrarood licht om in blauw licht om neurale activiteit te controleren, en is het kleinste en lichtste draadloze optische biodevice dat tot nu toe is gerapporteerd.

Eeuwenlang, het is bekend dat chemicaliën neuraal gedrag kunnen veranderen. Het veld van de optogenetica bewees dat neuraal gedrag ook kan worden veranderd met louter licht. Inmiddels is bekend dat licht bepaalde eiwitten in de hersenen kan activeren om hersenpatronen te veranderen. Overeenkomstig, wetenschappers hebben optische apparaten geïmplanteerd om het gedrag van knaagdieren met succes te beheersen met niets meer dan licht van specifieke golflengten als stimulus. Echter, de apparaten zijn vaak omvangrijk, vergelijkbaar met het dragen van een voetbalhelm of iets zwaarders, en ongemak en leed veroorzaken bij de dieren.

Takashi Tokuda, een universitair hoofddocent aan het Nara Institute of Science and Technology (NAIST), heeft manieren onderzocht om implanteerbare optische apparaten te miniaturiseren. "Grootte is altijd de uitdaging. Niemand houdt van grote implantaten, " hij zegt.

De miniaturisering van implanteerbare apparaten wordt belemmerd door een afhankelijkheid van elektromagnetisme. Bij dergelijke apparaten zowel de spanning als de stroom nemen af ​​met een afname in grootte, waardoor het vermogen wordt beperkt. Anderzijds, in apparaten die afhankelijk zijn van fotovoltaïsche, spanning blijft ongewijzigd als de grootte wordt verminderd.

Het nieuwe apparaat gemaakt door het onderzoeksteam van Tokuda maakt gebruik van een complementaire metaaloxide-halfgeleider die fotovoltaïsche energie regelt. "We integreerden twee sets fotovoltaïsche cellen op halfgeleiderchips. Tien cellen werden geïntegreerd voor de voeding, en zeven cellen voor vooringenomenheid, " hij zei.

Het apparaat bevat een InGan LED-chip, waardoor het apparaat blauw licht uitstraalt. Een meer onderscheidend kenmerk van het apparaat, echter, is dat het kan worden geactiveerd met infrarood licht. Infrarood wordt gebruikt in veel lichttherapieën, omdat het diep in het lichaam kan doordringen, terwijl blauw licht niet veel dieper kan gaan dan het oppervlak. Daarom, het apparaat kan enkele centimeters in het lichaam worden geïmplanteerd.

Met slechts 1 mm ³ en 2,3 mg, het volume en het gewicht van het apparaat zijn bijna één orde van grootte dan enig ander gerapporteerd apparaat, waardoor Tokuda het 'de kleinste draadloze optische neurale stimulator ter wereld' noemde.

Tegelijkertijd, Tokuda erkent dat het apparaat moet worden aangepast voordat het zijn volledige potentieel bereikt.

"Het apparaat kan alleen worden gebruikt voor pulsstimulaties en vereist een oplaadtijd voor elke stimulatie. De meeste optogenetica gebruiken meerdere pulsen. We moeten de stroomontvangst en conversie-efficiëntie verbeteren, " hij zei.