Новый имплантат позволяет стимулировать мозг без вскрытия черепа
Небольшое устройство поможет облегчить жизнь пациентам с тяжёлыми неврологическими заболеваниями без хирургических операций, чреватых повреждениями мозга. Речь идёт об имплантате диаметром четыре миллиметра и длиной со спичку, который вводится в кровеносный сосуд через небольшой разрез на шее.
Электрическая стимуляция мозга – это порой единственный способ помочь пациенту с болезнью Паркинсона, тяжёлыми формами эпилепсии и другими заболеваниями. До сих пор установка такого стимулятора требовала операции на обнажённом мозге, что требует серьёзного хирургического вмешательства и может привести к его повреждению (даже если хирургу ассистирует робот).
Международная команда исследователей с 2012 года работает над имплантатом под названием "стентрод", который позволит отказаться от трепанации черепа. Он вводится в вену, которая отводит кровь непосредственно от мозга.
При этом выполняется лишь небольшой разрез на шее, а дальнейшее движение устройства происходит внутри кровеносного сосуда. Хирурги контролируют траекторию имплантата с помощью ангиографии.
Стентрод изготовлен из нитинола (сплава титана и никеля). Это делает его прочным, но достаточно гибким для движения по изогнутой вене.
После того как имплантат доставляется по назначению, он расширяется, чтобы соприкоснуться со стенкой кровеносного сосуда, ближайшей к мозгу. Через неё и будут передаваться электрические сигналы.
В 2016 году исследователям удалось с помощью своего детища записать электрическую активность нейронов. В новой научной работе, опубликованной в журнале Nature Biomedical Engineering, сообщается о следующем шаге.
Теперь учёные использовали стентрод не только для регистрации активности нейронов, но и для их стимуляции. С помощью радиосигнала исследователи отдают команды имплантату, а тот, в свою очередь, "дирижирует нейронами".
"Мы смогли не просто пассивно регистрировать [активность нейронов], но и пропускать токи через устройство, чтобы вызвать движение мышц", – рассказывает первый автор статьи Николя Опи (Nicholas Opie) из Университета Мельбурна.
Испытания на овцах показали, что биологи могут таким образом управлять мышцами животных, вызывая у них подёргивания губ, глаз, шеи или конечностей.
Как утверждается в пресс-релизе исследования, подобная стимуляция впервые была осуществлена без вживления электродов непосредственно в мозг. При этом результаты обеих процедур оказались очень похожими.
Команда полагает, что стентрод можно использовать для облегчения таких заболеваний, как эпилепсия, депрессия и болезнь Паркинсона. Кроме того, он может стать связующим звеном между мозгом пациента и кибернетическим протезом.
Возможные применения на этом отнюдь не заканчиваются.
"Вероятно, есть способы использования этой технологии, о которых мы даже не думали, поэтому мы очень хотим услышать от клиницистов их идеи", – признаётся Опи.
Теперь исследователи собираются тщательно исследовать процесс стимуляции, подобрать минимальное достаточное воздействие и убедиться в безопасности технологии. Только после этого можно будет переходить к испытаниям на людях.
Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали об имплантатах, останавливающих эпилептические припадки и замедляющих развитие слабоумия. Также мы рассказывали о том, как электрическая стимуляция мозга может улучшить зрение и уменьшить преступные наклонности.
