Странно устройство, наречено MEV сонда, може да стигне до най-дълбоките части на мозъка ви през най-тесните кръвоносни съдове, които водят до тях.
Екип от изследователи в Станфордския университет разполага с микроендоваскуларна (MEV) сонда, която може да записва дълбока мозъчна активност без операция. Този нов интерфейс мозък-машина може да се използва за наблюдение и лечение на много заболявания минимално инвазивно.
Изследователите успешно са тествали MEV при плъхове, където той може да се движи плавно напред в малки (под 100 микрометра в диаметър) кръвоносни съдове на мозъка им и да записва активност на единичен неврон, без да причинява увреждане.
Най-новите работни и комерсиални невронни импланти са повече от 50 пъти по-големи от MEV и са въведени само в големи кръвоносни съдове с диаметър повече от 2 милиметра при големи животни (напр. овце) или хора.
„Тъй като сондата може да достигне до много малки съдове, тя може да запише невронната активност от другата страна на съдовата стена с разделителна способност на една клетка“, казва за Interesting Engineering (IE) д-р Анки Джан, първият автор на изследването и постдоктор по биоинженерство и химическо инженерство в Станфордския университет.
Записването на активност на единичен неврон от дълбоки области на мозъка никога не е било постигано преди с ендоваскуларна сонда като MEV и преди това е възможно само с хирургическа имплантация директно в мозъчната тъкан. Подобни хирургични процедури обаче са рискови, тъй като включват инвазивна вътречерепна хирургия, която може да доведе до инфекции и увреждане на мозъка.
„Нашето изследване при плъхове разкрива напълно нови позиции в достигането до тези много малки съдове, което като разширение може да позволи сондиране с висока разделителна способност дълбоко в мозъка на хората, но без инвазивна хирургия“, казва д-р Чарлз М. Либер, един от авторите на изследването и съветник на д-р Джан.
Как работи MEV сондата?
Сондата MEV, използвана в настоящото изследване, има ултра-гъвкав участък на устройство, подобно на мрежа, на върха, стебло в средата и входно/изходен (I/O) регион в опашката.
Има 16 платинени електрода, вградени в областта на мрежестото устройство и се доставят до целевия кръвоносен съд. I/O областта е оставена извън черепа и свързана със записващото оборудване.
За доставка сондата MEV първо се зарежда в гъвкав микрокатетър, свързан със спринцовка, пълна с физиологичен разтвор; след това микрокатетърът се вкарва през кръвоносен съд на шията и се придвижва към основата на мозъка. Тъй като сондата е много по-малка от микрокатетъра, потокът от физиологичен разтвор в микрокатетъра пренася сондата много по-дълбоко в малки съдове под 100 микрометра.
„Смятаме, че е полезно за читателите да знаят, че процедурата по поставяне на катетър в кръвоносен съд може да бъде доста рутинна в болница и на един от нас (Чарлз Либер) наскоро бяха поставени катетри през кръвоносните съдове през шията и ръката (към сърцето) като част от лечението на рак без вредни ефекти“, казва д-р Джан.
Преди имплантиране високогъвкавата мрежа се навива радиално вътре в микрокатетъра. След инжектиране лентите с 16 електрода се отпускат и развиват, така че електродите да прилепнат към вътрешните съдови стени на кръвоносните съдове, подобно на разгръщането на съдов стент.
Друго предимство на ултра-гъвкавия дизайн (освен способността да се инжектира в наистина малки кръвоносни съдове) и противно на конвенционалните устройства и стентове е, че той не предизвиква имунни реакции вътре в кръвоносния съд, които биха могли да причинят запушване или промяна на кръвния поток.
MEV сондата може да помогне на милиони
Според изследователите сондата MEV е нов интерфейс мозък-машина (BMI), който потенциално може да диагностицира и лекува множество мозъци.
Например, дълбоката мозъчна стимулация се използва рутинно при пациенти с резистентна към лекарства болест на Паркинсон, където електроди се вкарват в определени области на мозъка чрез операция с отворен череп, за да доставят електрически импулси в региона за възстановяване на нормалните движения.
MEV сондите могат да достигнат тези зони без инвазивна мозъчна хирургия, да доставят електрически импулси през стените на кръвоносните съдове и да постигнат същите лечебни ефекти без инвазивността на големите дълбокомозъчни стимулатори.
„В бъдеще планираме да правим невронна стимулация с помощта на тези електроди, които ще се нуждаят от източник на енергия за доставяне на електрически импулси към електродите. Такива източници на енергия вече се използват при хора за захранване на инвазивни дълбокомозъчни стимулатори, използвани за лечение на болестта на Паркинсон.” казва д-р Либер.
Освен това сондата може да се използва като ефективен ИТМ за установяване на директна електрическа връзка между мозъка на пациента и външни електронни устройства. Следователно, позволявайки на хората с парализа и мозъчни нарушения да контролират много по-добре протези и други помощни устройства.
Настоящият дизайн на MEV обаче е подходящ за използване при плъхове. Те предполагат, че ще отнеме известно време, преди тази технология да стане достъпна за човешка употреба. В близко бъдеще те ще се фокусират върху подобряването на дизайна на сондата и материалите за по-добра навигация.
В дългосрочен план те планират да използват подобрените дизайни за изследване на мозъка и болестите и да постигнат клиничен преход към неврологията и интервенционалната радиология.
Изследването е публикувано в списание Science.
Източник: InterestingEngineering
