211service.com
Mazie elektrodi smadzenēm
Jauna tipa polimēru nanoelektrods varētu padarīt smadzeņu implantus, tostarp tos, ko izmanto smagu Parkinsona slimības gadījumu ārstēšanai, daudz drošākus, un tas varētu arī padarīt iespējamus mēģinājumus atjaunot redzi un kustību ar tiešām smadzeņu un mašīnas saskarnēm. Rodolfo Llinas , Ņujorkas universitātes neirozinātņu profesors, un MIT pētnieki ir izstrādājuši nanovadu elektrodu, kura platums ir tikai 600 nanometri, kas var nosūtīt un saņemt signālus uz smadzenēm.
NYU un MIT pētnieki ir izstrādājuši elastīgu elektrodu, kas var nosūtīt vai saņemt signālus no smadzeņu šūnām. Elektrodu var ievietot smadzenēs caur asinsvadiem, tādējādi novēršot nepieciešamību atvērt pacienta galvaskausu dažām neiroloģiskām procedūrām. (Ar Zina Deretsky, Nacionālā zinātnes fonda piekrišanu.)
Llinas un kolēģu izstrādātais elektrods ir tik mazs, ka to varētu ievietot caur artēriju, iespējams, rokā vai cirkšņā, un pievilkt līdz smadzenēm. Tā kā elektrods ir neliela sarkano asinsķermenīšu izmēra daļa un elastīgs, to var izvadīt cauri mazākajiem asinsvadiem, piekļūstot pietiekami tuvu neironiem dziļi smadzenēs, lai noteiktu un piegādātu elektriskos signālus.
[ Noklikšķiniet šeit, lai iegūtu attēlus ar elektrodu asinsvados.]
Viena no pašreizējām ārstēšanas metodēm smagos Parkinsona slimības gadījumos, ko sauc par dziļo smadzeņu stimulāciju, ietver elektrodu implantēšanu, kas nodrošina augstas frekvences elektriskos impulsus, kas izslēdz smadzeņu daļas, kas ir atbildīgas par slimības simptomiem (skatīt Smadzeņu elektrokardiostimulatorus). Tomēr šādas ārstēšanas metodes ir riskantas un dārgas, jo tās prasa atvērt pacienta galvaskausu, lai ķirurģiski ievietotu elektrodus smadzeņu audos.
Parastie elektrodi, kurus tagad mēra milimetros, var arī sabojāt smadzeņu asinsvadus, saka Džozefs Pankrazio, Nacionālā neiroloģisko traucējumu un insulta institūta (NINDS), viena no Nacionālajiem veselības institūtiem, neironu inženierijas projektu programmas direktors. Viņš saka, ka, izmantojot nanodimensiju priekšrocības, lai izvadītu elektrodus caur asinsvadu sistēmu, jūs varat samazināt insulta risku. Tas ir pilnīgi neparasts veids, kā domāt par dziļas smadzeņu stimulācijas iespējošanu. Es domāju, ka var būt ieguvumi drošības, efektivitātes, robustuma un bioloģiskās saderības ziņā. Tā noteikti ir joma, kas mums ir nopietni jāaplūko.
Tas, ka nav jāatver galvaskauss, būtu acīmredzams ieguvums salīdzinājumā ar to, ko mēs šobrīd darām, saka Džefs Bronšteins , UCLA Medicīnas skolas neirologs, kurš saka, ka tūkstošiem Parkinsona pacientu ir veiktas dziļas smadzeņu stimulācijas procedūras.
Džons Heiss, NINDS neiroķirurgs, brīdina, ka vispirms būs jāpierāda, ka nanovadi neizraisa komplikācijas, piemēram, asins recekļu veidošanos. Viņš arī atzīmē, ka, lai gan galva nebūtu jāatver, šādai procedūrai tomēr būtu nepieciešama kāda invazīva operācija. Tomēr Heiss saka, ka, ja procedūra izrādīsies droša, tā varētu padarīt dziļu smadzeņu stimulāciju par pievilcīgāku alternatīvu agrākos Parkinsona slimības posmos.
Llinass saka, ka ne tikai izmantošanai dziļā smadzeņu stimulācijā, bet arī viņa elektrodi var noteikt signālus, piemēram, cilvēka smadzeņu zonā, kas ir atbildīga par roku kustību vadīšanu. Pēc tam šos signālus varētu izmantot, lai vadītu robotu roku, atjaunojot dažas spējas cilvēkiem, kurus paralizējuši smadzeņu un muguras smadzeņu bojājumi. Llinas saka, ka pirmais nanovadu elektrodu pielietojums var būt nervu impulsu novirzīšana ap bojātajām muguras smadzeņu zonām vai nu uz citiem nerviem, vai tieši uz muskuļiem, iespējams, atjaunojot funkciju paralizētajām ekstremitātēm.
Nano elektrodiem varētu būt arī nozīme kohleāro implantu uzlabošanā, ko izmanto dzirdes atjaunošanai. Tā kā elektrodi ir tik mazi, varētu būt iespējams palielināt kohleārajā implantā izmantoto elektrodu skaitu, stimulēt plašāku reģionu un piešķirt skaņai vairāk krāsas. Patriks Anketils , mašīnbūves pēcdoktorants MIT un viens no projekta pētniekiem. Viņš saka, ka nanovadu elektrodu pirmie komerciālie lietojumi, iespējams, vēl ir piecu gadu attālumā.
Nākotnē pētnieki plāno izveidot vadāmus elektrodus. Lai to izdarītu, viņi izmantos polimēru, kas saraujas, reaģējot uz elektrību. Šādu nanovadu kūli varētu virzīt, izraisot atsevišķu nanovadu saraušanos.
Pētnieki domā, ka galu galā nanovadu saišķis varētu daļēji vadīt sevi. Anquetil saka, ka viņi ir izgatavojuši polimērus, kas darbojas kā spiediena sensori, un viņi redz iespēju izmantot pusvadītāju polimērus kā vienkāršu elektrisko slēdžu pamatu. Viena lieta, kas mūs patiešām aizrauj šajā jautājumā, ir tas, ka principā nav iemesla, kāpēc ar vienu un to pašu materiālu nevar izveidot veselu sistēmu, kurā jums ir kontrakcijas, mērījumi, sensori un aprēķini.
Lai gan pirmajos komplektos tiktu izmantots salīdzinoši maz elektrodu, tūkstošiem galu galā varētu sagrupēt kopā, lai izveidotu iepakojumu, kas nav platāks par 1-2 milimetru zondēm, kuras šodien izmanto smadzenēs. Kad nanovadi nonāks mērķa apgabala tuvumā, tiem būtu atļauts atdalīties. Vadi pēc tam izkliedētos, iestumti sazarotā kapilāru tīklā. Tas ļautu pētniekiem uzraudzīt un piegādāt impulsus atsevišķiem neironiem dziļi smadzenēs sadalītā apgabalā, kas varētu izrādīties par labu smadzeņu pētniekiem, kas tagad aprobežojas ar salīdzinoši nelielu elektrodu bloku izmantošanu.