Nuovo sistema neuroelettronico può leggere e modificare i circuiti cerebrali

Man mano che i ricercatori approfondiscono il funzionamento del cervello, diventa chiaro che la neurostimolazione reattiva è sempre più efficace per sondare la funzione dei circuiti neurali e trattare i disturbi neuropsichiatrici, come l’epilessia e il morbo di Parkinson. Tuttavia, gli attuali approcci alla progettazione di un sistema neuroelettronico completamente impiantabile e biocompatibile in grado di effettuare tali interventi hanno grossi limiti: la loro risoluzione è troppo bassa e la maggior parte di essi richiede componenti ingombranti, che rendono difficile l’impianto con rischio di complicazioni.

Verso il futuro con un innovativo sistema neuroelettronico

Un team di ricercatori della Columbia Engineering guidato da Dion Khodagholy, docente di Ingegneria elettrica, ha elaborato un nuovo e promettente approccio per migliorare tali dispositivi. Basandosi sul lavoro svolto in precedenza nello sviluppo di transistor e materiali bioelettronici adattabili più piccoli ed efficienti, i ricercatori si sono messi all’opera per creare circuiti impiantabili ad alte prestazioni che consentano di leggere e manipolare i circuiti cerebrali. Il loro sistema, chiamato multiplex-then-amplify (MTA), richiede solo un amplificatore per ciascun multiplexer, in contrasto con gli approcci attuali che hanno bisogno di un numero di amplificatori pari al numero di canali.

Khodagholy, leader nella progettazione bio- e neuroelettronica, spiega che è fondamentale essere in grado di rilevare e intervenire per trattare i sintomi legati ai disturbi cerebrali, come le crisi epilettiche, in tempo reale, aggiungendo che il nuovo sistema non solo è molto più piccolo e flessibile dei dispositivi attuali, ma permette la stimolazione simultanea di forme d’onda arbitrarie su più canali indipendenti, quindi è molto più versatile. Khodagholy ha condotto lo studio, pubblicato da Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), in collaborazione con Jennifer N. Gelinas, ricercatrice presso il Department of Neurology and the Institute for Genomic Medicine del Columbia University Irving Medical Center. Gelinas è una neuroscienziata specialista in epilessia pediatrica, la cui ricerca si concentra sulla comprensione del modo in cui le reti neurali sviluppano anomalie nell’epilessia e sulla progettazione di metodi per correggere questa disfunzione.