Bilim insanları artık dünyanın öbür ucundaki bir beyin deneyine, masalarından kalkmadan müdahale edebileceklerini gösterdi.
Araştırmacılar, Chicago'dan Güney Kore'nin Daejeon şehrinde bulunan, 10.596 kilometre (6.584 mil) mesafedeki kablosuz bir beyin implantına komutlar göndererek bu olasılığı kanıtladı.
Sinyal internet üzerinden Kore'deki laboratuvarda bulunan bir bilgisayara ulaştı ve bu bilgisayar komutu kablosuz olarak implanta iletti. Sistem, ortalama 109 milisaniye gibi kısa bir sürede yanıt verdi.
Bu kıtalararası test, bir cihazın başka bir ülkeden kontrol edilebileceğini gösteren bir mühendislik başarısıydı.
Uzun mesafeli kontrol, beyin araştırmalarında pratik bir rol üstlenebilir. Araştırmacılar deney alanına girdiğinde veya ekipmanı çalıştırmak için bir hayvana yaklaştığında, varlıkları hayvanın davranışını etkileyebilir. Uzaktan kumandalı bir cihaz, bu tür etkileşimleri azaltarak farklı konumlardaki bilim insanlarının aynı deneylere katılmasına olanak tanıyabilir.
RAPIDO adı verilen bu sistem, teknoloji ve bilim alanında çalışmalar yapan bir ekip tarafından geliştirildi ve önemli bir bilimsel dergide yayımlanan bir çalışma ile tanıtıldı.
Özgürce hareket eden bir farenin taşıyabileceği kadar küçük olan RAPIDO, beynin içinde iki farklı görevi yerine getirebiliyor. Tiny bir kanal aracılığıyla bir madde verebiliyor ve minyatür bir LED'den ışık yayabiliyor. Araştırmacılar bu fonksiyonları ayrı ayrı kontrol edebiliyor ve önceden programlayabiliyor.
Daha önceki implantların aksine, RAPIDO'nun doldurulabilir bir kartuşu bulunuyor ve internet üzerinden programlanmış dozlarda ilaç ve ışık verebiliyor.
Teknoloji ve bilim alanından bir araştırmacı, ScienceAlert'e yaptığı açıklamada, "Beyin implantımız, araştırmacıların özgürce hareket eden hayvanlarda tekrarlanan, uzun süreli ve uzaktan kumandalı ilaç ve optik müdahaleler gerçekleştirmesine olanak tanıyor. Bu, hayvanı tekrar tekrar elleme veya ek ameliyatla implantı değiştirme ihtiyacını ortadan kaldırıyor." dedi.
Bu durumun, daha az doğrudan müdahale ve deneyci varlığından kaynaklanan etkilerin azaltılmasıyla uzun süreli deneylerin yürütülmesini mümkün kıldığını belirtti.
Uzaktan bağlantıyı gösterdikten sonra ekip, bu iki fonksiyonu ayrı fare deneylerinde değerlendirdi.
İlk deney serisinde, araştırmacılar ilaç verme sistemini test etti.
İmplant, ödülle ilgili davranışlarda rol oynayan beyin bölgesi olan nükleus akumbens'e doğrudan farklı dozlarda kokain verdi.
Verilen dozlar, farelerin hareketlerinde buna karşılık gelen değişikliklere neden oldu ve bu etkiler implantasyondan iki, üç ve dört hafta sonra tekrarlandı.
Bu durum, implantın haftalarca kontrollü dozlar verebildiğini ve ölçülebilir davranışsal etkiler üretebildiğini gösterdi. Bu deneyde bağımlılık tedavisi test edilmedi.
İkinci deney, ışığın farelerin neyi tercih etmeyi öğrendiğini etkileyip etkilemediğini test etti. Bu deneyde, seçilmiş hücrelerin veya içlerindeki süreçlerin ışığa yanıt vermesini sağlayan optogenetik teknolojisi kullanıldı.
Bu ikinci deney için, kokain implant aracılığıyla değil, farelerin karın boşluklarına enjekte edildi. Böylece sadece ışığın etkisi izole edildi. Işık verilmeyen fareler, daha sonra uyuşturucuyla ilişkilendirilen bölmeyi tercih etti.
Başka bir grupta ise, implanttan gelen ışık kondisyonlandırma sırasında RhoA sinyal yolunu aktive etti. Bu farelerde kokainle ilişkili bölmeye yönelik aynı tercih gelişmedi.
İlgili araştırmacı, "Bu deneyler birlikte, platformun belirli nöral manipülasyonlar ile davranış arasındaki nedensel bağlantıları araştırma yeteneğini gösteriyor" dedi.
Elde edilen sonuçlar, cihazın kokain bağımlılığını tedavi ettiği anlamına gelmiyor. Bunlar farelerdeki kavram kanıtlama deneyleriydi ve öğrenilmiş bir yer tercihini azaltmak, yerleşik bir bağımlılığı tedavi etmekten farklıdır.
Araştırmacı, "En büyük zorluk, insan beyninde uzun vadeli güvenliği ve güvenilirliği göstermektir" diye ekledi.
Klinik bir cihaz, biyouyumluluk, paketleme, ilaç dağıtımı ve arıza durumunda güvenlik kontrolleri gibi konularda ek testler gerektirecektir. Optogenetik ise, ışığa duyarlı genlerin güvenli bir şekilde iletilmesini gerektirdiği için başka bir zorluk teşkil edecektir.
Araştırmacı, "Bu beyin implantı, bu aşamada klinik bir cihazdan ziyade, gelecekteki terapötik stratejilerin geliştirilmesine ve değerlendirilmesine yardımcı olabilecek bir araştırma platformu olarak görülmelidir" dedi.
İlaç ve ışık dağıtan kablosuz beyin implantları tamamen yeni olmasa da, daha önceki çalışmalarda da benzer özelliklere sahip cihazlar üretilmişti.
RAPIDO'nun temel ilerlemesi, tekrarlanabilir ilaç verme, hedeflenen ışık uyarımı, programlanabilir çalışma ve internet üzerinden kontrol gibi birden fazla yeteneği bir araya getirmesidir.
Bu çalışma, üç net sonuç ortaya koydu: Kore'deki bir beyin implantı, ABD'den gönderilen komutlara yanıt verdi. Cihaz, dört haftaya kadar tekrarlanan kokain verdi. Ve ayrı bir deneyde, ışık aktivasyonu farelerin kokainle ilişkili bölgeye karşı bir tercih geliştirmesini engelledi.
Bu sonuçlar bir araya geldiğinde, RAPIDO'yu belirli beyin süreçlerini değiştirmek ve ilişkili davranışsal etkileri ölçmek için uzaktan kumandalı bir araştırma aracı olarak konumlandırıyor.
Araştırma, bilimsel bir yayında yayımlandı.
