Bilim insanları, beyin araştırmalarında uzaktan müdahalenin önünü açabilecek dikkat çekici bir teknoloji geliştirdi. ABD’nin Chicago kentinden gönderilen komutlarla Güney Kore’nin Daejeon kentindeki kablosuz bir beyin çipi, 10 bin 596 kilometre uzaktan kontrol edildi.
İnternet üzerinden Güney Kore’deki laboratuvar bilgisayarına ulaşan sinyal, buradan kablosuz olarak çipe aktarıldı. Sistemin komutlara ortalama yanıt süresi ise yalnızca 109 milisaniye oldu.
Kıtalararası test, çipin farklı bir ülkeden çalıştırılabileceğini gösteren bir mühendislik deneyi olarak gerçekleştirildi.
RAPIDO adı verilen sistem, Güney Kore’deki KAIST ve Yonsei Üniversitesi araştırmacıları tarafından geliştirildi.
Serbestçe hareket eden bir farenin taşıyabileceği kadar küçük olan implant, beyinde iki farklı işlem gerçekleştirebiliyor.
Cihaz, küçük bir kanal aracılığıyla belirli bir bölgeye madde verebiliyor ve minyatür LED yardımıyla ışık yayabiliyor. İki işlev birbirinden bağımsız olarak kontrol edilebildiği gibi önceden belirlenen zamanlarda çalışacak şekilde de programlanabiliyor.
RAPIDO’nun yeniden doldurulabilir bir hazneye sahip olması, araştırmacıların yeni bir ameliyata ihtiyaç duymadan uzun süreli deneyler gerçekleştirebilmesini sağlıyor.
Çalışmanın başındaki KAIST elektrik mühendisi Jae-Woong Jeong, sistem sayesinde hayvanlara tekrar tekrar müdahale edilmeden uzun süreli ilaç ve optik uygulamalar yapılabileceğini söyledi.
Araştırmacılar uzaktan bağlantıyı başarıyla kurduktan sonra çipin iki temel işlevini fareler üzerinde ayrı ayrı test etti.
İlk deneyde cihazın ilaç verme özelliği incelendi.
İmplant aracılığıyla farelerin beyninde ödül mekanizmasıyla ilişkili nucleus accumbens bölgesine farklı miktarlarda kokain verildi.
Farklı dozların hayvanların hareketlerinde buna karşılık gelen değişikliklere yol açtığı görüldü. Aynı etkiler çipin yerleştirilmesinden iki, üç ve dört hafta sonra yapılan deneylerde de tekrarlandı.
Böylece cihazın haftalar boyunca kontrollü ve tekrarlanabilir dozlar verebildiği gösterildi.
Araştırmacılar, bu deneyin kokain bağımlılığını tedavi etmeyi amaçlamadığının özellikle altını çizdi.
İkinci deneyde ise implanttan yayılan ışığın farelerin öğrendikleri tercihler üzerinde etkili olup olmadığı araştırıldı.
Deneyde, belirli hücrelerin veya hücresel süreçlerin ışığa tepki vermesini sağlayan optogenetik yönteminden yararlanıldı.
Bu kez kokain implant üzerinden değil, farelerin karın bölgesine enjekte edildi. Böylece implanttan yayılan ışığın etkisinin bağımsız olarak ölçülmesi amaçlandı.
Kokain verilen ancak ışık uygulanmayan fareler, daha sonra uyuşturucuyla ilişkilendirdikleri bölmeyi tercih etti.
Başka bir grupta ise implanttan yayılan ışık kullanılarak koşullandırma sırasında RhoA adı verilen sinyal yolu etkinleştirildi. Bu hayvanlarda kokainle ilişkilendirilen bölmeye yönelik aynı tercih gelişmedi.
Araştırmacılar, sonuçların belirli sinirsel müdahaleler ile davranış arasındaki neden-sonuç ilişkilerinin incelenmesinde sistemin kullanılabileceğini gösterdiğini belirtti.
Bilim insanları sonuçların, çipin bağımlılığı tedavi ettiği şeklinde yorumlanmaması gerektiğini vurguladı.
Deneyler yalnızca fareler üzerinde gerçekleştirildi ve belirli bir ortamla uyuşturucu arasında öğrenilmiş ilişkinin azaltılması incelendi. Bunun yerleşmiş bir bağımlılığın tedavi edilmesinden farklı olduğu belirtildi.
Jeong, teknolojinin insanlar üzerinde kullanılabilmesinin önündeki en büyük engelin ise uzun vadeli güvenlik ve güvenilirlik olduğunu söyledi.
İnsanlarda kullanılabilecek bir cihaz için biyolojik uyumluluk, çipin dış kaplaması, ilaç verme sistemi ve olası arızalara karşı güvenlik mekanizmalarının çok daha kapsamlı şekilde test edilmesi gerekiyor.
Kablosuz olarak ilaç ve ışık verebilen beyin çipleri daha önce de geliştirilmişti. Jeong’un yer aldığı önceki çalışmalarda, akıllı telefonla kontrol edilebilen ve değiştirilebilir ilaç kartuşlarına sahip çipler fareler üzerinde denenmişti.
RAPIDO’nun farkı ise birden fazla özelliği tek sistemde birleştirmesi.
Cihaz tekrarlanabilir şekilde ilaç verebiliyor, belirli beyin bölgelerini ışıkla uyarabiliyor, önceden programlanabiliyor ve internet üzerinden dünyanın başka bir noktasından kontrol edilebiliyor.
Araştırmacılar, teknolojinin şu aşamada insanlarda kullanılabilecek klinik bir beyin implantı değil, gelecekteki tedavi yöntemlerinin geliştirilmesine yardımcı olabilecek bir araştırma platformu olarak değerlendirilmesi gerektiğini vurguluyor.
