Komunikasi Otak dan Pencernaan Pengaruhi Kesehatan Neurologis

Mengurai efek hormonal dan saraf itu sulit karena belum ada cara yang baik untuk mengukur sinyal saraf dengan cepat, yang terjadi dalam milidetik. Pasalnya sampai saat ini belum ada alat yang dapat mengukur hal tersebut sehingga mereka membuatnya.

"Untuk dapat melakukan optogenetika usus dan kemudian mengukur efeknya pada fungsi dan perilaku otak, yang membutuhkan ketelitian milidetik, kami memerlukan perangkat yang belum ada. Jadi, kami memutuskan untuk membuatnya," kata Sahasrabudhe, yang memimpin pengembangan probe usus dan otak.

Antarmuka elektronik yang dirancang peneliti terdiri dari serat fleksibel yang dapat menjalankan berbagai fungsi dan dapat dimasukkan ke dalam organ yang diinginkan. Untuk membuat serat, Sahasrabudhe menggunakan teknik yang disebut gambar termal, yang memungkinkannya membuat filamen polimer, setipis rambut manusia, yang dapat disematkan dengan elektroda dan sensor suhu.

Filamen juga membawa perangkat pemancar cahaya berskala mikro yang dapat digunakan untuk merangsang sel secara optogenetik, dan saluran mikrofluida yang dapat digunakan untuk menghantarkan obat.

Sifat mekanis serat dapat disesuaikan untuk digunakan di berbagai bagian tubuh. Untuk otak, para peneliti menciptakan serat yang lebih kaku yang bisa dijalin jauh ke dalam otak. Untuk organ pencernaan seperti usus, mereka merancang serat karet yang lebih halus yang tidak merusak lapisan organ namun masih cukup kokoh untuk menahan lingkungan saluran pencernaan yang keras.

"Untuk mempelajari interaksi antara otak dan tubuh, perlu dikembangkan teknologi yang dapat berinteraksi dengan organ yang diminati serta otak pada saat yang sama, sambil merekam sinyal fisiologis dengan rasio signal-to-noise yang tinggi," kata Sahasrabudhe.

Mereka juga harus dapat secara selektif merangsang jenis sel yang berbeda di kedua organ pada percobaan menggunakan tikus. Dengan demikian dapat diuji perilakunya dan melakukan analisis sebab akibat dari sirkuit ini.

Serat juga dirancang agar dapat dikontrol secara nirkabel, menggunakan sirkuit kontrol eksternal yang dapat ditempelkan sementara pada hewan selama percobaan. Sirkuit kontrol nirkabel ini dikembangkan oleh Orguc, seorang Schmidt Science Fellow, dan Harrison Allen yang menjadi penasihat bersama antara lab Anikeeva dan lab Anantha Chandrakasan, dekan Fakultas Teknik MIT, dan Vannevar Bush, profesor Teknik Elektro dan Ilmu Komputer. hay/I-1