Các nhà khoa học hy vọng một ngày nào đó các điện cực nhỏ có thể được cấy vào mắt để phục hồi thị lực ở những người bị thoái hóa điểm vàng hoặc các chứng rối loạn thị lực khác.

Công trình mới cung cấp bằng chứng thực nghiệm rằng các tế bào thần kinh, bản thân chúng là các fractal, sẽ kết nối tốt hơn với một điện cực có hình dạng fractal so với những điện cực có hình dạng truyền thống hơn, cho phép truyền tín hiệu tốt hơn giữa thiết bị cấy ghép và bộ não.

Nghiên cứu được đăng trên tạp chí PLOS One.

Cấy ghép thần kinh mang lại hy vọng trong tương lai, chúng đã được sử dụng để giúp những người mắc các chứng bệnh từ bệnh Parkinson đến chấn thương tủy sống. Một con chip kích thích một điểm cụ thể trong não có thể giúp giảm chấn động hoặc thậm chí khôi phục khả năng di chuyển, nói hoặc nhìn.

Để gửi tín hiệu đến não hoặc mắt thành công, một điện cực được cấy ghép cần có khả năng kết nối với mạng lưới các tế bào thần kinh hiện có. Các tế bào thần kinh phát triển tự nhiên theo mô hình fractal giống cây, dẫn đến các nhánh ngày càng tốt hơn.

Hầu hết các thiết bị điện tử không có hình dạng như vậy; chúng được thiết kế để sử dụng bên trong máy móc, không phải vật thể sống.

Trong các nghiên cứu trước đây, họ đã thực hiện các mô phỏng trên máy tính cho thấy các điện cực có hình dạng fractal sẽ hiệu quả hơn các hình dạng điện cực truyền thống. Sau đó, để kiểm tra ý tưởng bằng thực nghiệm, nhóm UO đã sử dụng các điện cực làm từ chip silicon mịn với các nhánh làm bằng ống nano carbon có hoa văn trên bề mặt chip.

Các tế bào thần kinh thích gắn vào các ống nano có kết cấu, vì vậy các nhà nghiên cứu có thể kiểm soát nơi các tế bào thần kinh kết nối với điện cực bằng cách sửa đổi bản đồ ống nano trên bề mặt của nó.

Họ cũng tạo ra chip với các ống nano được sắp xếp thành các đường song song, một thiết kế mà người ta có thể thấy trên chip điện cực bán sẵn trên thị trường.

Sau đó, họ theo dõi cách tế bào thần kinh võng mạc của chuột phát triển trên các con chip, sử dụng các tế bào được nuôi cấy trong đĩa petri.

Thí nghiệm cho thấy rằng các nơ-ron thần kinh gắn vào các nhánh có kết cấu phổ biến hơn là các khoảng trống trơn giữa các đơn vị. Tế bào hỗ trợ quan trọng cho tế bào thần kinh, được xếp chặt chẽ trong các lỗ mềm. Thiết kế fractal hiệu quả nhất trong tế bào thần kinh và tế bào thần kinh đệm.

Các nhà khoa học nhấn mạnh rằng công việc vẫn đang ở giai đoạn đầu. Chạy thử nghiệm trên động vật sẽ thực hiện thêm các bài kiểm tra kỹ thuật và an toàn. Nhưng cuối cùng, các nhà nghiên cứu hy vọng thiết kế của họ sẽ biến thành một thiết bị trong thế giới thực có thể giúp những người bị mất thị lực.

ctngoc