חוקרים מאוניברסיטת לינקופ פיתחו סוג חדש של פיפטה שיכול לספק יונים לנוירונים בודדים מבלי להשפיע על הסביבה החוץ תאית הרגישה. שליטה בריכוז של יונים שונים יכולה לספק תובנות חשובות כיצד מושפעים תאי מוח בודדים, וכיצד התאים עובדים יחד. ניתן להשתמש בפיפטה גם לטיפולים. המחקר שלהם פורסם בכתב העת Small.
בטווח הארוך ניתן להשתמש בטכנולוגיה זו לטיפול במחלות נוירולוגיות כמו אפילפסיה בדיוק גבוה במיוחד. "
דניאל סיימון, פרופסור באוניברסיטת לינקופינג, ליו
המוח האנושי מורכב מכ- 85 עד 100 מיליארד נוירונים. יש לו גם בערך אותה כמות של תאי מוח התומכים בתפקוד הנוירון, למשל, תזונה, חמצן וריפוי. תאים אלה נקראים תאי גלייה וניתן לחלק אותם לקבוצות משנה רבות. בין התאים יש מרחב מלא נוזלים שנקרא הסביבה החוץ תאית.
ההבדל בין הסביבה בתוך התאים וכי מבחוץ חשוב לתפקוד התא והיבט חשוב אחד הוא הובלת סוגים שונים של יונים בין שני המיליוס. לדוגמה, נוירונים מופעלים כאשר ריכוז יוני האשלגן משתנה.
ידוע כי שינוי בסביבה החוץ תאית כולה משפיע על פעילות הנוירונים ובכך פעילות מוחית. עם זאת, עד כה לא היה ידוע כיצד שינויים מקומיים בריכוז היונים משפיעים על נוירונים בודדים ותאי גלייה.
ניסיונות קודמים לשנות את הסביבה החוץ תאית היו בעיקר בשאיבה בצורה כלשהי של נוזלים. אך המשמעות היא שהאיזון הביוכימי העדין מופרע, ומקשה לדעת אם זה החומרים בנוזל, הלחץ המשתנה או הנוזל החוץ תאי המסתובב סביב זה מוביל לפעילות.
כדי לעקוף את הבעיה, חוקרים במעבדה לאלקטרוניקה אורגנית, LOE, ב- LIU פיתחו מיקרופיפט בגודל 2 מיקרומטר רק בקוטר. לשם השוואה, שיער האדם מודד 50 ונוירון בקוטר של כ -10 מיקרומטר.
החוקרים יכולים להוסיף רק יונים, כמו אשלגן ונתרן, לסביבה החוץ תאית, באמצעות מיקרופיפט יונטוני זה, כמו אשלגן ונתרן, כדי לראות כיצד זה משפיע על הנוירונים. נמדדת גם תא גלייה, במיוחד אסטרוציט, פעילות.
"תאי גלייה הם התאים המרכיבים את האחר – כימי – מחצית המוח, שאיננו יודעים עליהם הרבה מכיוון שלא הייתה שום דרך להפעיל במדויק את אותם תאים, מכיוון שהם לא מגיבים לגירוי חשמלי. אך ניתן לעורר גם נוירונים וגם תאי גלייה כימית", אומרת תרסיה ארברינג Sjöström, עוזרת פרופסור בלוי.
הניסויים נערכו על פרוסות של רקמת מוח היפוקמפוס מעכברים.
"הנוירונים לא הגיבו במהירות לשינוי בריכוז היונים כפי שציפינו בתחילה. עם זאת, האסטרוציטים הגיבו ישירות ודינאמי
מעט מפושט, אתה יכול לומר שהפיפטה מיוצרת על ידי חימום צינור זכוכית ומשיכה אותה לנקודת השבירה. זה מייצר קצה דק מאוד ומחודד. סוג זה של מיקרופיפט משמש בדרך כלל במדעי המוח כדי ליצור ולמדוד פעילות חשמלית במוח. מיקרופיפט יונטרוניק של חוקרי LIU יש קצה מלא בממברנה חילופי יונים המותאמים במיוחד, המאפשרת ליצור פעילות באמצעים כימיים. מלבד זאת, זה נראה זהה למיקרופיפט המסורתי, ונשלט בצורה דומה.
"היתרון הוא שעשרות אלפי אנשים ברחבי העולם מכירים את הכלי הזה ויודעים לטפל בו. אני מקווה שזה יהפוך אותו לשימוש מוקדם יותר", אומר דניאל סיימון.
השלב הבא הוא להמשיך ללמוד איתות כימי ברקמת מוח בריאה וחולה כאחד באמצעות המיקרופיפט. החוקרים רוצים גם לפתח אספקת תרופות רפואיות ולחקור את השפעתן כנגד מחלות נוירולוגיות כמו אפילפסיה.
