Opis projektu
Anizotropowy nanomagnetyt na potrzeby dwukierunkowej, bezprzewodowej kontroli mózgu
Jesteśmy świadkami początku nowej ery w dziedzinie neuromodulacji, opartej na potencjale funkcjonalnych materiałów umożliwiających kontrolowanie aktywności neuronów. Analiza sygnałów może stworzyć pętlę sprzężenia zwrotnego na potrzeby leczenia lub kompensacji utraconych funkcji mózgu. Konwencjonalne metody często opierają się na dużych urządzeniach wszczepianych bezpośrednio do mózgu, co budzi obawy dotyczące bezpieczeństwa. Co więcej, urządzenia charakteryzują się słabą rozdzielczością. Zespół finansowanego ze środków ERBN projektu BRAINMASTER opracuje bezprzewodową i minimalnie inwazyjną metodę neuromodulacji z wykorzystaniem nanodysków magnetycznych. Nanodyski przekształcą siły magnetyczne w sygnały przesyłane do określonych neuronów, jednocześnie umożliwiając obrazowanie rezonansem magnetycznym w celu monitorowania przemian wapnia (Ca2+). Innowacyjny interfejs ułatwi trening poznawczy i leczenie różnych zaburzeń, w tym wczesnych stadiów choroby Alzheimera (w oparciu o model mysi), bez potrzeby wszczepiania implantów.
Cel
The emergence of a new era in neuromodulation is led by the intriguing potential of functional materials to replace or control neural activity. The ability to simultaneously analyse neural activity offers the potential to translate signals into a feedback loop for intuitive therapy or even to replace lost neurological functions. However, neuromodulation and recording in the deep brain commonly relies on chronic implantation of macroscale hardware with numerous safety concerns and often suffers from poor spatiotemporal resolution.
BRAINMASTER will demonstrate scalable, wireless, minimally invasive neuromodulation relying on forces transformed to mechanosensory neurons by magnetic nanodiscs (MNDs) coupled to external magnetic fields (MFs). Neuromodulation will run concurrently with magnetic resonance imaging (MRI) of Ca2+ transients. BRAINMASTERs ambitious objectives will permit cell-type specific interrogation (write) and simultaneous imaging (read) of deep brain in untethered subjects without implanted hardware, overcoming major challenges present in existing approaches.
MNDs will be engineered to selectively target neural mechanosensitive ion channels by release of viral vectors for exogenous channel expression or by recognition motifs for endogenous stimulation. MND surface with Ca2+ binding moieties will allow dynamic MRI imaging via formation of ferromagnetic clusters translated as MRI contrast variations.
The bidirectional BRAINMASTER interface will include MRI Ca2+ imaging simultaneous with stimulus from large gradient forces pulling MNDs on mechanosensory cells and torques mediated by low frequency MFs from miniaturized, MRI compatible coils.
Ultimately, I will develop the first-of-its-kind intuitive interface between the deep brain and an engineered system to facilitate cognitive training and therapies for developmental, neurodegenerative and mental disorders and demonstrate the technological breakthrough in the rodent model of early Alzheimers disease.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
- medycyna i nauki o zdrowiumedycyna klinicznaneurologiademencjachoroba Alzheimera
- inżynieria i technologiananotechnologiananomateriały
Aby użyć tej funkcji, musisz się zalogować lub zarejestrować
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
91058 ERLANGEN
Niemcy