Injicējami vadi smadzeņu nostiprināšanai

Var būt iespējamas jaunas neiroloģisko slimību ārstēšanas metodes, izmantojot elastīgu sietu, kas var radīt atsevišķas smadzeņu šūnas. Autors

• Jūlija Sklāra arhīva lapa

2016. gada 13. oktobris

Kādā Hārvardas universitātes pagraba laboratorijā ūdens krūzes dibenā viļņojas dažas plānas stiepļu sieta šķipsnas, it kā niecīgā lentes dejā. Režģi — apmēram pildspalvas vāciņa garumā — spēj paveikt kaut ko nebijušu: kad tie ir ievadīti dzīvas peles smadzenēs, tie var droši stimulēt atsevišķus neironus un izmērīt šūnu uzvedību vairāk nekā gadu.

Šādas elektroniskās smadzeņu saskarnes kādreiz varētu būt ļoti svarīgas cilvēkiem ar neiroloģiskām slimībām, piemēram, Parkinsona slimību. Slimība izraisa neironu grupas izmiršanu vienā smadzeņu apgabalā, izraisot nekontrolējamu trīci un trīci. Mērķtiecīgu elektrisku grūdienu nosūtīšana uz šo zonu var palīdzēt atjaunot dzīvos neironus un apturēt Parkinsona simptomus.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2016. gada novembra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Mūsdienās cilvēki var iziet elektrisko ārstēšanu, ko sauc par dziļo smadzeņu stimulāciju. Bet tam ir lieli ierobežojumi. Tas ietver stingru, blīvu elektrodu implantēšanu smadzenēs. Tas ir tālu no ideāla tik mīkstā orgānā: apmēram pēc četrām nedēļām sāk veidoties rētaudi. Vienīgais veids, kā panākt, lai elektrodi darbotos caur šiem audiem, ir nepārtraukti palielināt spriegumu, ko izmanto neironu ierosināšanai. Tas var būt bīstami, un dažreiz ir nepieciešama cita operācija, lai nomainītu implantu.

Hārvardas ķīmiķim un nanomateriālu pionierim Čārlzam Līberam bija cita ideja: vadoša smadzeņu saskarne, kas atspoguļo pašu smadzeņu smalkās detaļas. Tāpat kā neironi savienojas viens ar otru tīklā, kurā ir atvērtas vietas, kur iet cauri olbaltumvielām un šķidrumiem, Lībera saliekamās sieta elektronikas šķērssvītras atstāj vietu neironiem, lai tās varētu iekļauties, nevis tos stumj sānis ar kastītu svešķermeņu. Šī ierīce efektīvi aizmiglo saskarni starp dzīvu sistēmu un nedzīvo sistēmu, saka Guosong Hong, Lībera laboratorijas postdoc.

Īpaši elastīgais siets, kas izgatavots no zelta stieplēm, kas iestiprinātas starp polimēra slāņiem, viegli satītas adatā, lai to varētu injicēt, nevis implantēt, izvairoties no plašākas operācijas. Daļa no sieta izkļūst cauri smadzenēm un caurumam galvaskausā, lai to varētu savienot ar datoru, kas kontrolē elektriskos grūdienus un mēra neironu darbību. Bet galu galā Lībers saka, ka vadības ierīces un barošanas avotu varētu implantēt ķermenī, kā tas ir mūsdienu sistēmās dziļai smadzeņu stimulācijai.

Pētnieki paredz, ka sietam ir daudz pielietojumu, kas nav saistīti ar Parkinsona slimību. Tas varētu palīdzēt ārstēt depresiju un šizofrēniju precīzāk nekā mūsdienu zāles, kas visas smadzenes peld ar ķīmiskām vielām un izraisa virkni blakusparādību.

Tomēr vispirms tas ir jāpārbauda cilvēkiem. Lībera grupa sadarbojas ar Masačūsetsas vispārējās slimnīcas ārstiem un drīz sāks eksperimentus ar cilvēkiem ar epilepsiju.

Pa kreisi: sieta elektronika — zelta līnijas starp polimēra slāņiem — tiek ražotas partijās uz silīcija plāksnītes.
Pa labi: šajā sieta tuvplānā ir redzams spilventiņš vidū, kas stimulē neironus. Mazāki spilventiņi mēra to aktivitāti.

Ierīce ir pietiekami elastīga, lai to varētu injicēt ar adatu. Tīklam līdzīgā struktūra neļauj tai pārāk daudz izjaukt neironus pēc implantācijas.

Pa kreisi: kā parādīts šeit ūdenī, siets smadzenēs ir ārkārtīgi elastīgs.
Pa labi: ārpus smadzenēm (vai ūdens) struktūra kļūst ļengana.

Implantētā ierīce savienojas ar datoru, kas kontrolē elektriskos grūdienus un reģistrē neironu uzvedību.

2007. gada lappusē no Lībera piezīmju grāmatiņas ir parādīta viņa pirmā sieta koncepcija.

paslēpties