Τα ηλεκτρικά εμφυτεύματα νεύρων μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε για διέγερση είτε για αποκλεισμό σημάτων στα νεύρα-στόχους.
Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μικροσκοπικές, εύκαμπτες συσκευές που μπορούν να τυλίγονται γύρω από μεμονωμένες νευρικές ίνες χωρίς να τις καταστρέφουν. Οι ερευνητές, από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, συνδύασαν τεχνικές ευέλικτης ηλεκτρονικής και μαλακής ρομποτικής για να αναπτύξουν τις συσκευές, οι οποίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη διάγνωση και τη θεραπεία μιας σειράς νευρολογικών διαταραχών, συμπεριλαμβανομένης της επιληψίας και του χρόνιου πόνου, ή τον έλεγχο προσθετικών μελών.
Τα τρέχοντα εργαλεία για τη διασύνδεση με τα περιφερικά νεύρα – τα 43 ζεύγη κινητικών και αισθητήριων νεύρων που συνδέουν τον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό – είναι ξεπερασμένα, ογκώδη και ενέχουν υψηλό κίνδυνο τραυματισμού των νεύρων. Ωστόσο, οι ρομποτικές νευρικές «μανσέτες» που αναπτύχθηκαν από την ομάδα του Cambridge είναι αρκετά ευαίσθητες ώστε να πιάνουν ή να τυλίγονται γύρω από ευαίσθητες νευρικές ίνες χωρίς να προκαλούν καμία βλάβη.
Οι δοκιμές των περιχειρίδων νεύρων σε αρουραίους έδειξαν ότι οι συσκευές απαιτούν μόνο μικροσκοπικές τάσεις για να αλλάξουν σχήμα με ελεγχόμενο τρόπο, σχηματίζοντας έναν αυτοκλείσιμο βρόχο γύρω από τα νεύρα χωρίς να χρειάζονται χειρουργικά ράμματα ή κόλλες. Οι ερευνητές λένε ότι ο συνδυασμός μαλακών ηλεκτρικών ενεργοποιητών με νευροτεχνολογία θα μπορούσε να είναι μια απάντηση στην ελάχιστα επεμβατική παρακολούθηση και θεραπεία για μια σειρά νευρολογικών καταστάσεων. Τα αποτελέσματα αναφέρονται στο περιοδικό Nature Materials.
Τα ηλεκτρικά εμφυτεύματα νεύρων μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε για διέγερση είτε για αποκλεισμό σημάτων στα νεύρα-στόχους. Για παράδειγμα, μπορεί να βοηθήσουν στην ανακούφιση του πόνου μπλοκάροντας τα σήματα πόνου ή θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την αποκατάσταση της κίνησης σε παράλυτα άκρα στέλνοντας ηλεκτρικά σήματα στα νεύρα. Η παρακολούθηση των νεύρων είναι επίσης τυπική χειρουργική διαδικασία όταν χειρουργείται σε περιοχές του σώματος που περιέχουν υψηλή συγκέντρωση νευρικών ινών, όπως οπουδήποτε κοντά στο νωτιαίο μυελό.
Αυτά τα εμφυτεύματα επιτρέπουν την άμεση πρόσβαση στις νευρικές ίνες, αλλά ενέχουν ορισμένους κινδύνους. «Τα νευρικά εμφυτεύματα συνοδεύονται από υψηλό κίνδυνο τραυματισμού των νεύρων», δήλωσε ο καθηγητής Γιώργος Μαλλιάρας από το Τμήμα Μηχανικών του Κέμπριτζ, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας. «Τα νεύρα είναι μικρά και εξαιρετικά ευαίσθητα, επομένως κάθε φορά που βάζετε κάτι μεγάλο, όπως ένα ηλεκτρόδιο, σε επαφή μαζί τους, αντιπροσωπεύει κίνδυνο για τα νεύρα».
«Οι χειροπέδες νεύρων που τυλίγονται γύρω από τα νεύρα είναι τα λιγότερο επεμβατικά εμφυτεύματα που διατίθενται αυτήν τη στιγμή, αλλά παρόλα αυτά εξακολουθούν να είναι πολύ ογκώδη, δύσκαμπτα και δύσκολα στην εμφύτευση, απαιτώντας σημαντικό χειρισμό και πιθανό τραύμα στο νεύρο», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Δρ Damiano Barone από Τμήμα Κλινικών Νευροεπιστημών του Cambridge.
Οι ερευνητές σχεδίασαν έναν νέο τύπο περιχειρίδας νεύρων κατασκευασμένη από αγώγιμα πολυμερή, που συνήθως χρησιμοποιείται στη μαλακή ρομποτική. Οι εξαιρετικά λεπτές μανσέτες κατασκευάζονται σε δύο ξεχωριστά στρώματα. Η εφαρμογή μικροσκοπικών ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας—μόλις μερικές εκατοντάδες millivolt—αναγκάζει τις συσκευές να διογκωθούν ή να συρρικνωθούν. Οι μανσέτες είναι αρκετά μικρές ώστε να μπορούν να τυλιχτούν σε μια βελόνα και να εγχυθούν κοντά στο νεύρο στόχο. Όταν ενεργοποιούνται ηλεκτρικά, οι μανσέτες θα αλλάξουν το σχήμα τους για να τυλιχτούν γύρω από το νεύρο, επιτρέποντας την παρακολούθηση ή την αλλαγή της δραστηριότητας των νεύρων.
«Για να διασφαλίσουμε την ασφαλή χρήση αυτών των συσκευών μέσα στο σώμα, καταφέραμε να μειώσουμε την τάση που απαιτείται για την ενεργοποίηση σε πολύ χαμηλές τιμές», δήλωσε ο Δρ Chaoqun Dong, ο πρώτος συγγραφέας της εργασίας. “Αυτό που είναι ακόμα πιο σημαντικό είναι ότι αυτές οι μανσέτες μπορούν να αλλάξουν σχήμα και προς τις δύο κατευθύνσεις και να επαναπρογραμματιστούν. Αυτό σημαίνει ότι οι χειρουργοί μπορούν να προσαρμόσουν πόσο σφιχτά εφαρμόζει η συσκευή γύρω από ένα νεύρο μέχρι να λάβουν τα καλύτερα αποτελέσματα για την καταγραφή και την τόνωση του νεύρου.”
Δοκιμές σε αρουραίους έδειξαν ότι οι μανσέτες μπορούσαν να τοποθετηθούν με επιτυχία χωρίς χειρουργική επέμβαση και σχημάτισαν έναν αυτοκλείσιμο βρόχο γύρω από το νεύρο-στόχο. Οι ερευνητές σχεδιάζουν περαιτέρω δοκιμές των συσκευών σε ζωικά μοντέλα και ελπίζουν να ξεκινήσουν δοκιμές σε ανθρώπους μέσα στα επόμενα χρόνια.
«Χρησιμοποιώντας αυτή την προσέγγιση, μπορούμε να φτάσουμε σε νεύρα που είναι δύσκολο να προσεγγιστούν μέσω ανοιχτής χειρουργικής επέμβασης, όπως τα νεύρα που ελέγχουν, τον πόνο, την όραση ή την ακοή, αλλά χωρίς να χρειάζεται να εμφυτεύσουμε οτιδήποτε μέσα στον εγκέφαλο», είπε ο Barone. «Η ικανότητα να τοποθετούνται αυτές οι μανσέτες έτσι ώστε να τυλίγονται γύρω από τα νεύρα καθιστά αυτή μια πολύ πιο εύκολη διαδικασία για τους χειρουργούς και είναι λιγότερο επικίνδυνη για τους ασθενείς».
«Η δυνατότητα κατασκευής ενός εμφυτεύματος που μπορεί να αλλάξει σχήμα μέσω ηλεκτρικής ενεργοποίησης ανοίγει μια σειρά από μελλοντικές δυνατότητες για εξαιρετικά στοχευμένες θεραπείες», είπε ο Μαλλιάρας. «Στο μέλλον, μπορεί να είμαστε σε θέση να έχουμε εμφυτεύματα που να μπορούν να κινούνται μέσω του σώματος ή ακόμα και στον εγκέφαλο – σε κάνει να ονειρεύεσαι πώς θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε την τεχνολογία για να ωφελήσουμε τους ασθενείς στο μέλλον».
Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον ΚόσμοΑκολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
