טכנולוגיות מושתלות שיפרו משמעותית את יכולתנו לחקור ואף לווסת את פעילות הנוירונים במוח, אך קשה יותר לחקור נוירונים בחוט השדרה בפעולה.
"אם היינו מבינים בדיוק איך נוירונים בחוט השדרה מעבדים תחושה ושולטים בתנועה, נוכל לפתח טיפולים טובים יותר למחלות ולפציעה של חוט השדרה", אמר יו וו, מדען מחקר שהוא חלק מצוות מהנדסי עצבים של אוניברסיטת רייס שעובדים על פתרון לבעיה זו. "פיתחנו חיישן זעיר, spinalNET, שמתעד את הפעילות החשמלית של נוירוני עמוד השדרה כשהנבדק מבצע פעילות רגילה ללא כל ריסון", אמר וו, שהוא המחבר הראשי של מחקר על החיישן שפורסם ב- דוחות תאים. "היכולת להפיק ידע כזה היא צעד ראשון אך חשוב לפיתוח תרופות למיליוני אנשים הסובלים ממחלות חוט השדרה".
על פי המחקר, החיישן שימש לתיעוד פעילות עצבית בחוט השדרה של עכברים הנעים בחופשיות לתקופות ממושכות וברזולוציה מצוינת, אפילו עוקב אחר אותו נוירון במשך מספר ימים.
עד עכשיו, חוט השדרה היה פחות או יותר קופסה שחורה. הבעיה היא שחוט השדרה זז כל כך הרבה במהלך פעילות רגילה. בכל פעם שאתה מסובב את הראש או מתכופף, גם נוירוני עמוד השדרה זזים".
לאן לואן, פרופסור חבר להנדסת חשמל ומחשבים ומחבר מקביל על המחקר
במהלך תנועות כאלה, חיישנים קשיחים שהושתלו בחוט השדרה מפריעים או אפילו פוגעים ברקמה השברירית. עם זאת, SpinalNET קטן יותר מפי מאה מרוחב השערה, מה שהופך אותה לרכה וגמישה במיוחד ⎯ רכה כמעט כמו הרקמה העצבית עצמה.
גמישות זו מעניקה לו את היציבות וההתאמה הביולוגית הדרושה לנו כדי להקליט בבטחה נוירונים בעמוד השדרה במהלך תנועות חוט השדרה. עם spinalNET, הצלחנו לקבל אותות עם רעש נמוך ממאות נוירונים."
צ'ונג שי, פרופסור חבר להנדסת חשמל ומחשבים וביו-הנדסה ומחבר מקביל של המחקר
לחוט השדרה תפקיד קריטי בשליטה בתנועה ובתפקודים חיוניים אחרים, והיכולת להקליט נוירוני עמוד השדרה ברזולוציה מרחבית וזמנית עדינה במהלך תנועה בלתי מרוסנת מציעה צוהר למנגנונים המאפשרים זאת. באמצעות spinalNET, החוקרים הצליחו לקבוע כי הנוירונים בעמוד השדרה במחולל הדפוסים המרכזי -; המעגל הנוירוני שיכול לייצר דפוסים מוטוריים קצביים כגון הליכה בהיעדר מידע תזמון ספציפי -; נראה שהם מעורבים בהרבה יותר מתנועה קצבית.
"לחלקם יש מתאם חזק עם תנועת הרגליים, אבל באופן מפתיע, להרבה נוירונים אין מתאם ברור לתנועה", אמר וו. "זה מצביע על כך שמעגל עמוד השדרה השולט בתנועה הקצבית מסובך יותר ממה שחשבנו."
החוקרים אמרו שהם מקווים לעזור לפענח חלק מהמורכבות הזו במחקר עתידי, תוך התמודדות עם שאלות כמו ההבדל בין האופן שבו נוירוני עמוד השדרה מעבדים תנועת רפלקס ⎯ להיבהל, למשל ⎯ לעומת פעולה רצונית.
"בנוסף לתובנה מדעית, אנו מאמינים שככל שהטכנולוגיה מתפתחת, יש לה פוטנציאל גדול כמכשיר רפואי לאנשים עם הפרעות ופציעות נוירולוגיות בחוט השדרה", אמר לואן.
המחקר נתמך על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (R01NS102917, U01NS115588, U01NS131086, R01NS109361, R01NS123160, R01NS108034, U19NS112959), רייס מכון מרי צ'מן וקרן מרי סאלק. התוכן בהודעה לעיתונות זו הוא באחריות הכותבים בלבד ואינו מייצג בהכרח את הדעות הרשמיות של המממנים.
