211service.com
Maži elektrodai smegenims
Naujo tipo polimerinis nanoelektrodas galėtų padaryti smegenų implantus, įskaitant tuos, kurie naudojami sunkiems Parkinsono ligos atvejams gydyti, padaryti daug saugesnius, be to, būtų lengviau bandyti atkurti regėjimą ir judėjimą naudojant tiesiogines smegenų ir mašinos sąsajas. Rodolfo Llinas , Niujorko universiteto neurologijos profesorius, ir MIT mokslininkai sukūrė vos 600 nanometrų pločio nanolaidinį elektrodą, galintį siųsti ir priimti signalus į smegenis.
NYU ir MIT mokslininkai sukūrė lankstų elektrodą, galintį siųsti arba priimti signalus iš smegenų ląstelių. Elektrodas gali būti įkištas į smegenis per kraujagysles, todėl kai kuriems neurologiniams gydymo veiksmams nereikia atidaryti paciento kaukolės. (Nacionalinio mokslo fondo Zinos Deretsky sutikimu.)
Llino ir bendradarbių sukurtas elektrodas yra toks mažas, kad jį būtų galima įkišti per arteriją, galbūt į ranką ar kirkšnį, ir įsriegti į smegenis. Kadangi elektrodas yra maža raudonųjų kraujo kūnelių dydžio dalis ir lankstus, jis gali būti prasiskverbtas per smulkiausias kraujagysles, pakankamai priartėdamas prie giliai smegenyse esančių neuronų, kad būtų galima aptikti ir perduoti elektrinius signalus.
[ Spauskite čia norėdami pamatyti elektrodo vaizdus kraujagyslėse.]
Vienas iš dabartinių sunkių Parkinsono ligos atvejų gydymo būdų, vadinamas giliąja smegenų stimuliacija, apima elektrodų, siunčiančių aukšto dažnio elektros impulsus, kurie išjungia už ligos simptomus atsakingas smegenų dalis, implantavimą (žr. Smegenų širdies stimuliatoriai). Tačiau tokie gydymo būdai yra rizikingi ir brangūs iš dalies, nes reikia atidaryti paciento kaukolę, kad būtų galima chirurginiu būdu įterpti elektrodus į smegenų audinį.
Įprasti elektrodai, kurie dabar matuojami milimetrais, taip pat gali pažeisti smegenų kraujagysles, sako Josephas Pancrazio, Nacionalinio neurologinių sutrikimų ir insulto instituto (NINDS), vieno iš Nacionalinių sveikatos institutų, nervų inžinerijos projektų programos direktorius. Jis sako, kad pasinaudoję nanodimensijomis, kad įsriegtumėte elektrodus per kraujagysles, galite sumažinti insulto riziką. Tai visiškai nenaudingas būdas galvoti apie giluminės smegenų stimuliacijos įgalinimą. Manau, kad gali būti naudinga sauga, veiksmingumas, tvirtumas ir biologinis suderinamumas. Be abejo, tai sritis, į kurią turime žiūrėti rimtai.
Jei nereikėtų atidaryti kaukolės, tai būtų akivaizdi nauda, palyginti su tuo, ką dabar darome, sako Džefas Bronšteinas UCLA medicinos mokyklos neurologas, kuris sako, kad tūkstančiams Parkinsono liga sergančių pacientų buvo atliktos gilios smegenų stimuliacijos procedūros.
NINDS neurochirurgas Johnas Heissas perspėja, kad pirmiausia reikės įrodyti, kad nanolaideliai nesukelia komplikacijų, tokių kaip kraujo krešuliai. Jis taip pat pažymi, kad nors galvos atplėšti nereikėtų, tokiai procedūrai vis tiek prireiktų tam tikros invazinės operacijos. Tačiau Heissas teigia, kad jei procedūra pasirodys saugi, gilioji smegenų stimuliacija gali tapti patrauklesne alternatyva ankstesnėse Parkinsono ligos stadijose.
Llinas teigia, kad ne tik naudojamas giliai smegenų stimuliacijai, bet ir gali aptikti signalus, pavyzdžiui, žmogaus smegenų srityje, atsakingoje už rankos judėjimą. Šie signalai galėtų būti naudojami vairuoti roboto ranką, atkuriant kai kuriuos gebėjimus žmonėms, paralyžiuotiems dėl smegenų ir nugaros smegenų traumų. Llinas sako, kad pirmasis nanolaidų elektrodų panaudojimas gali būti nukreipti nervinius impulsus aplink pažeistas nugaros smegenų sritis arba į kitus nervus, arba tiesiai į raumenis, galbūt atkuriant paralyžiuotų galūnių funkciją.
Nano elektrodai taip pat galėtų atlikti vaidmenį tobulinant kochlearinius implantus, naudojamus klausai atkurti. Kadangi elektrodai yra tokie maži, gali būti įmanoma padidinti kochleariniame implante naudojamų elektrodų skaičių, stimuliuoti platesnį regioną ir suteikti garsui daugiau spalvų. Patrikas Anketilis , MIT mechanikos inžinerijos doktorantas ir vienas iš projekto tyrėjų. Jis sako, kad iki pirmųjų komercinių nanolaidų elektrodų panaudojimo tikriausiai dar liko penkeri metai.
Ateityje mokslininkai planuoja sukurti valdomus elektrodus. Norėdami tai padaryti, jie naudos polimerą, kuris susitraukia reaguodamas į elektros energiją. Tokių nanolaidelių pluoštas gali būti nukreiptas, priverčiant tam tikrus nanolaidelius susitraukti.
Tyrėjai mano, kad galiausiai nanolaidų pluoštas galėtų iš dalies valdyti save. Anquetil teigia, kad jie sukūrė polimerus, kurie veikia kaip slėgio jutikliai, ir mato galimybę naudoti puslaidininkius polimerus kaip paprastų elektros jungiklių pagrindą. Vienas dalykas, kuris mus labai jaudina, yra tai, kad iš esmės nėra jokios priežasties, kodėl naudojant tą pačią medžiagą negalima sukurti visos sistemos, kurioje būtų susitraukimas, matavimas, jutimas ir skaičiavimas.
Nors pirmuosiuose ryšuliuose būtų naudojamas palyginti nedaug elektrodų, galiausiai tūkstančiai gali būti sugrupuoti ir sudaryti paketą, ne platesnį nei 1–2 milimetrų zondai, kurie, pasak Llino, šiandien naudojami smegenyse. Priartėjus prie tikslinės zonos, nanolaidams būtų leista atsiskirti. Tada laidai išsiskleistų, įstumiami į išsišakojusį kapiliarų tinklą. Tai leistų tyrėjams stebėti ir perduoti impulsus atskiriems neuronams giliai smegenų viduje paskirstytoje srityje, o tai gali būti naudinga smegenų tyrinėtojams, kurie dabar apsiriboja palyginti nedidelių elektrodų masyvų naudojimu.