Нові електроди з діамантовим покриттям можуть допомогти людям знову ходити

Ходити на своїх двох ногах — це те, про що більшість з нас навіть не замислюється. Але для тисяч людей із травмами спинного мозку цей, здавалося б, простий акт залишається недосяжним. Найбільше розчарування полягає в тому, що у багатьох із цих людей решта тіла є здоровою, але мозок не може передавати сигнали через спинний мозок у місці ушкодження. Це схоже на перерізану телефонну лінію.

Як працює нова технологія

Ідея полягає в імплантації електродів безпосередньо у спинний мозок, що дозволяє їм «спілкуватися» з окремими нейронами, використовуючи власні електричні та хімічні мови організму.

Ці електроди не лише «говорять» мовою нервової системи, але й покриті надтонким шаром діаманту, що робить їх міцнішими та довговічнішими, ніж будь-коли раніше.

Чим менший електрод — тим чіткіша «розмова»

Багато сучасних електродів, які застосовують у нейрохірургії, є або надто громіздкими, або надто жорсткими, або надто м’якими для безпечної роботи у спинному мозку. Спинний мозок — надзвичайно складна зона: потрібні структури розташовані глибоко, є вразливими, а сам хребет постійно рухається. Саме тут ключову роль відіграє вуглецеве волокно. Ви можете знати вуглецеве волокно за його використанням у легких панелях автомобілів або в авіації. Цей матеріал складається з безлічі окремих волокон, ширина яких становить приблизно п’яту частину ширини людської волосини. Вуглецеві волокна здатні проводити електрику та є ідеальними біоматеріалами. Вони достатньо гнучкі, щоб рухатися разом із тілом, достатньо жорсткі, щоб проникати в тканини, і водночас достатньо м’які, щоб не викликати відторгнення з боку організму. Фактично це ідеальний провідний матеріал для використання в тілі людини.

Спілкування з окремими нейронами

Завдяки своїм мікроскопічним розмірам електроди з вуглецевого волокна можуть взаємодіяти з нервовою тканиною на рівні окремого нейрона. Натомість більші електроди, наприклад ті, що застосовуються для лікування хвороби Паркінсона методом глибокої стимуляції мозку, взаємодіють із великими групами нейронів на відстані. Це схоже на спробу поговорити з другом на іншому кінці переповненого ресторану. Хоча такі електроди ефективні для лікування хвороби Паркінсона, вони не підходять для розуміння та контролю тонких рухів.

Ходьба є надзвичайно складним рухом, який потребує точного контролю та постійного зворотного зв’язку від тіла. Для цього необхідно «чути» кожен сигнал, який передає нейрон, а не загальний шум довкола.

Чому важливий малий розмір

Очевидно, що передача великої кількості інформації потребує більшої кількості електродів. Саме тут малий розмір вуглецевих волокон є критично важливим — їх можна імплантувати у великій кількості без ушкодження тканин. Вуглецеве волокно вже є одним із найкращих матеріалів для таких задач, але ми прагнемо зробити його ще кращим.

Довговічність і функціональність

Традиційні вуглецеві волокна здатні як «слухати», так і «говорити» з окремими нейронами, однак питання їхньої довговічності, особливо в режимі активної стимуляції, залишається відкритим. Діамантове покриття дозволяє електродам підтримувати двосторонній зв’язок, необхідний для відновлення рухів, без деградації, характерної для звичайних вуглецевих матеріалів. Крім того, покриті електроди зберігають високу чутливість, що дозволяє вимірювати нейрохімічні речовини, зокрема дофамін. Це може відіграти важливу роль у вдосконаленні майбутніх методів лікування.

Маленькі кроки до великої мети

Початкові тести показали, що вуглецеві волокна можна вводити на достатню глибину для спілкування з нейронами спинного мозку — це важливий перший крок. Наступним етапом стане перевірка здатності цих електродів вести змістовний двосторонній діалог з нейронами, що дозволить розуміти та контролювати рухи. Якщо це вдасться довести, ми зможемо подолати розриви, спричинені травмами хребта, і відновити зв’язок між мозком і тілом, подарувавши нову надію людям із паралічем. Ці електроди можуть бути дуже маленькими, але їхній потенційний вплив є надзвичайно великим. Завдяки їм одного дня людина, яка раніше не могла навіть уявити можливість знову висунути ноги з ліжка і ходити, зможе це зробити.

ДЖЕРЕЛО: Medical Xpress

На платформі Accemedin багато цікавих заходів! Аби не пропустити їх, підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.