محققان دانشگاه کارنگی ملون با هدف تغییر نحوه درمان اختلالات عصبی توسط پزشکان، پیشگام در تولید یک آرایه میکروالکترودی با نانوچاپ سه‌بعدی با چگالی فوق‌العاده بالا برای رابط‌های کامپیوتری مغزی نسل بعدی هستند.
محققان دانشگاه کارنگی ملون پیشگام در حوزه آرایه CMU هستند، نوع جدیدی از آرایه میکروالکترودی برای پلتفرم‌های رابط مغز و کامپیوتر مغز (BCI) که این پتانسیل را دارد به پزشکان در درمان اختلالات عصبی کمک کند.
این آرایه میکروالکترودی با چگالی فوق‌العاده بالا (MEA) که به صورت سه‌بعدی در مقیاس نانو چاپ شده است، کاملاً قابل تنظیم است. این بدان معناست که روزی بیمارانی که از صرع یا از دست‌دادن عملکرد اندام به دلیل سکته رنج می‌برند، می‌توانند درمان پزشکی شخصی‌سازی‌شده برای نیازهای فردی خود را انجام دهند.
این همکاری ترکیبی از تخصص راهول پانات، دانشیار مهندسی مکانیک، و اریک ایتری، استادیار علوم زیستی است. این تیم جدیدترین روش میکروساخت، چاپ سه‌بعدی جت آئروسل (Aerosol Jet) را برای تولید آرایه‌هایی به کار بردند که موانع اصلی طراحی دیگر آرایه‌های رابط مغز و کامپیوتر را حل کرد. نتایج این یافته‌ها در Science Advances منتشر شده است.
پانات توضیح داد: «چاپ سه‌بعدی جت آئروسل سه مزیت عمده دارد. کاربران می‌توانند MEAهای خود را مطابق با نیازهای خاص سفارشی کنند؛ MEAها می‌توانند در سه بعد در مغز کار کنند؛ و تراکم MEA افزایش یافته و در نتیجه قوی‌تر می‌شود.»
رابط مغز و کامپیوتر مبتنی بر MEA، نورون های مغز را به وسایل الکترونیکی خارجی برای نظارت یا تحریک فعالیت مغز متصل می‌کنند. آن‌ها اغلب در کاربردهایی مانند دستگاه‌های پروتز عصبی، اندام‌های مصنوعی و ایمپلنت‌های بینایی برای انتقال اطلاعات از مغز به اندام‌هایی که عملکرد خود را از دست داده اند استفاده می‌شوند. رابط‌های مغز و کامپیوتر همچنین کاربردهای بالقوه‌ای در درمان بیماری‌های عصبی مانند صرع، افسردگی و اختلال وسواس فکری دارند. با این حال، دستگاه‌های موجود محدودیت‌هایی دارند.
مهمترین جنبه یک MEA توانایی نمونه برداری سه‌بعدی آن است که توسط چگالی میکروالکترودها در آرایه و توانایی قرار دادن این آرایه‌ها در نقطه دقیقی که فرد می‌خواهد حس کند محدود می‌شود. این آرایه جدید محققان متراکم‌ترین رابط مغز و کامپیوتر است.
ایتری، یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه، می‌گوید: «اکنون می‌توانیم یک دستگاه دارویی دقیق متناسب با نیازهای بیمار یا آزمایش‌کننده تولید کنیم. علاوه بر این، در حالی که فناوری‌هایی مانند تحریک قشر بصری و کنترل دست‌های مصنوعی با موفقیت توسط عموم استفاده می‌شوند، توانایی شخصی‌سازی سیستم کنترل در مغز می‌تواند راه را برای پیشرفت‌های عظیم در این زمینه هموار کند.»