پردازش امواج مغز با قهوه

به گزارش ایسنا، قهوه را می‌توان برای ایجاد یک پوشش سازگار با محیط زیست مخصوص الکترودهایی به کار برد که ممکن است روزی به دانشمندان در درک بهتر امواج مغزی انسان کمک کنند.

پژوهشگران "دانشگاه سینسیناتی" (University of Cincinnati) آمریکا در آزمایش خود، از قهوه استفاده کرده‌اند و دریافته‌اند که قهوه می‌تواند یک پوشش کارآمد برای الکترودهایی باشد که طی بررسی‌های حساس به کار می‌روند.

آزمایش‌ها نشان داد که الکترودهای پوشیده از قهوه در مقایسه با الکترودهای فیبر کربنی که به‌ طور سنتی تولید می‌شوند، برای تشخیص آزاد شدن دوپامین در یک لوله آزمایش، سه برابر کارآمدتر هستند.

این پژوهش، جایگزین ارزان‌تر و آسان‌تری برای پوشش‌های کنونی که از فیبر کربن ساخته شده‌اند، ارائه می‌دهد زیرا کار کردن با قهوه آسیاب‌شده، آسان‌تر است.

پژوهشگران در مقاله پژوهش خود نوشتند: این ماده در نهایت می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا کنترل بهتری بر فعالیت مغز داشته باشند و سطح انتقال‌دهنده‌های عصبی را شناسایی کنند.

تفاله قهوه مصرف‌شده پیشتر برای ساخت ابرخازن‌های متخلخل کربن و به منظور ذخیره انرژی مورد استفاده قرار گرفته و یک باتری ارگانیک را ارائه داده است.

استفاده از قهوه می‌تواند راهی برای استفاده مجدد از مواد، ایجاد حسگرها، دستگاه‌ها و راه‌حل‌های سازگار با محیط زیست در شیمی آلی باشد.

دکتر "اشلی راس" (Ashley Ross)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: من مقالاتی در مورد تولید کربن متخلخل برای ذخیره‌سازی انرژی دیدم و فکر کردم که شاید بتوانیم از این ماده رسانا در تشخیص نوروشیمی خود استفاده کنیم.

راس که خود یکی از علاقمندان قهوه است، ادامه داد: و همچنین فکر کردم که این بهانه خوبی برای خرید مقدار زیادی قهوه برای آزمایشگاه است.

میکروالکترودهای سنتی که دانشمندان علوم اعصاب از آنها استفاده می‌کنند، معمولا از فیبر کربن ساخته می‌شوند که از رشته‌های کربن ریز و جامد تشکیل شده است. ساخت میکروالکترودهای سنتی معمولا یک فرآیند دشوار و پرهزینه را در بر دارد که شامل مراحل بسیار و استفاده از مواد شیمیایی خشن است؛ بنابراین پژوهشگران، حرکتی را برای یافتن جایگزین آنها آغاز کرده‌اند.

راس قصد دارد همه الکترودها را با کربن به دست آمده از تفاله قهوه بسازد زیرا این روشی ارزان و سازگار با محیط زیست خواهد بود.

پژوهشگران به عنوان نخستین گام برای تحقق این هدف، قهوه به دست آمده از زمین را به عنوان پوششی برای الکترودهای معمولی به کار بردند.

"کامیا لاپسلی" (Kamya Lapsley)، دانشجوی دوره تابستانی آزمایشگاه راس و دانشجوی کنونی "دانشگاه ایالتی کنت" (KSU)، چالش نخست را انجام داد. او کار خود را با گرفتن تفاله‌های قهوه استفاده‌شده و حرارت دادن آنها با دمای ۱۳۰۰ درجه فارنهایت آغاز کرد.

پس از این که تفاله‌های قهوه به خوبی سوختند، لاپسلی و همکارانش مواد را به محلول هیدروکسید پتاسیم اضافه کردند که کربن را فعال می‌سازد و حفره‌ها را باز می‌کند. سپس آنها مخلوط را دوباره حرارت دادند تا هر گونه محصول جانبی نامطلوب را از بین ببرند. آنچه باقی ماند، یک دوغاب جوهری پر از تکه‌های کربن متخلخل بود. آنها در نهایت، ماده به دست آمده را با آب رقیق کردند و الکترودهای فیبر کربن را در آن غوطه‌ور کردند و سپس آنها را با لایه‌ای از قهوه که ۱۰۰ برابر نازک‌تر از موی انسان بود، پوشاندند.

لاپسلی و همکارانش از یک روش اسکن سریع برای مقایسه عملکرد الکترودهای پوشش داده شده و بدون پوشش استفاده کردند تا به سنجش مقادیر دوپامین بپردازند که یک انتقال‌دهنده عصبی است. آنها با استفاده از این روش، ولتاژی را روی الکترود اعمال کردند تا ترشح دوپامین در مغز را تقلید کنند.

لاپسلی و همکارانش دریافتند که الکترودهای پوشش داده شده با کربن به دست آمده از قهوه، سه برابر بیشتر از الیاف کربن بدون پوشش، به سطح جریان اکسیداتیو می‌رسند. نتایج این آزمایش نشان می‌دهند که الکترود پوشش داده شده، سطح حساس‌تری را برای تشخیص دوپامین ارائه می‌دهد.

راس توضیح داد که ساختار متخلخل نه تنها به مولکول‌های دوپامین بیشتری امکان می‌دهد تا در واکنش شرکت کنند، بلکه به دلیل مساحت سطح پوشش، مولکول‌های دوپامین را به‌ طور لحظه‌ای در شکاف‌های الکترود به دام می‌اندازد. این ویژگی‌ها، میزان حساسیت را بالا می‌برند و به پژوهشگران امکان می‌دهند تا اندازه‌گیری‌های سریع‌تری را انجام دهند. همچنین، تشخیص امواج مغزی را کارآمدتر و دقیق‌تر می‌کنند.

پژوهشگران در مرحله بعد، الکترودهای فیبر کربن را از ابتدا با کربن متخلخل حاصل از ضایعات قهوه خواهند ساخت تا تخلخل یکنواختی را نه تنها در سطح، بلکه درون الکترودها ایجاد کند. راس پیش‌بینی می‌کند که این کار، توانایی‌های تشخیص نوروشیمیایی آنها را افزایش ‌دهد زیرا سطح بیشتری از الکترود در معرض جذب مولکول‌های دوپامین قرار می‌گیرد.

راس قصد دارد الکترودهای پوشش داده شده با قهوه را در مغز موش‌های زنده آزمایش کند.

هیچ کمبودی در زمینه تامین مواد اولیه مورد نیاز برای انجام دادن مراحل بعدی پروژه وجود نخواهد داشت زیرا به نظر می‌رسد که همه افراد آزمایشگاه، دم کردن این مواد اولیه را دوست دارند. راس گفت: دانشجویان، کمی تفاله قهوه فراهم کردند که بیش از مقدار مورد نیاز ما بود. همه پژوهشگران آزمایشگاه من، واقعا این پروژه را دوست داشتند.