Mokslininkai atranda, kaip „nulaužti smegenis“ be chirurgijos

Daug teisėtų mokslų - taip pat daugelis mokslinės fantastikos - aptaria, kaip „nulaužti smegenis“. Ką tai iš tikrųjų reiškia, didžiąją laiko dalį - netgi išgalvotuose pavyzdžiuose - apima operaciją, kaukolės atidarymą implantuojant laidus ar prietaisus fiziškai. į smegenis.

Bet tai sunku, pavojinga ir potencialiai mirtina. Būtų protingiau dirbti su smegenimis, nereikia atidaryti pacientų kaukolių. Neurologiniai sutrikimai yra dažni, turintys daugiau nei milijardą žmonių visame pasaulyje, visų amžiaus grupių, lyties ir švietimo bei pajamų lygį. Mano nervų inžinerijos komandos tyrimas, kaip dalis platesnių pastangų visame bioinžinerijos disciplinoje, siekia suprasti ir palengvinti įvairius neurologinius sutrikimus, tokius kaip išsėtinė sklerozė, autizmo spektro sutrikimas ir Alzheimerio liga.

Jūs taip pat gali patikti: Vaizdo įrašai rodo smegenų adatą, kuri yra bandoma žmonėms

Galų gale smegenų aktyvumo nustatymas ir įtaka išorės kaukolei galėjo leisti gydytojams diagnozuoti ir gydyti įvairius nervinančios nervų sistemos ligas ir psichikos sutrikimus be invazinės operacijos.

Taip pat žiūrėkite: Atminties praradimas gali būti galimas naudojant „terapines molekules“

Belaidžiai ryšiai smegenyse

Mano frakcija mano, kad esame pirmieji, kurie atrado naują būdą, kuriuo nervų ląstelės bendrauja tarpusavyje. Nervai yra gerai žinomi, kad jungiasi per fizinius ryšius - arba tai, kas gali būti vadinama „laidiniais“ ryšiais, kai vienos nervo ląstelės ašys siunčia elektrinius ir cheminius signalus į kaimyninės ląstelės dendritus.

Mūsų tyrimai parodė, kad nervų ląstelės taip pat bendrauja be laidų, naudodamos laidinę veiklą, kad sukurtų savo mažus elektrinius laukus ir aptiktų laukų, esančių ląstelėse, laukus. Tai sukuria daug daugiau nervų procesų ir gali paaiškinti, kodėl skirtingos smegenų dalys taip greitai jungiasi vykdant sudėtingas užduotis.

Mes galėjome stebėti šiuos elektrinius laukus už kaukolės, efektyviai klausydamiesi nervų ryšio. Tikimės, kad tai padės mums rasti alternatyvius, sveikus ryšius su nervų sistema, kurią sukelia išsėtinė sklerozė, arba subalansuoti nervų veiklą dėl autizmo spektro sutrikimų, arba pagrindinius neuronus, kurie kartu sudegintų specifiniuose modeliuose, ir atkurti ilgalaikius prisiminimus, prarastus dėl Alzheimerio ligos.

Konkrečiai, mes nustatėme, kai smegenyse yra izoliuotas ar mielininis nervinis pluoštas, ir siunčia signalus per savo ilgį, vadinamą veiksmo potencialais, specialūs regionai, išilgai jo ilgio, sukuria labai mažą elektrinį lauką. Ląstelių regionai, kur tai vyksta, vadinami „Ranvier“ mazgais, veikia kaip mažos antenos, galinčios perduoti ir priimti elektros signalus.

Bet koks dviejų labai specializuotų struktūrų - mielino apvalkalo arba Ranvier mazgo - sutrikimas ne tik sukelia neurologinę disfunkciją, bet ir aplinkinius elektrinio lauko pokyčius.

Klausymas nervų

Technologinis iššūkis - tiksliai nukreipti tam tikras smegenų dalis, kad galėtumėte klausytis. Prietaisas turi gauti signalus iš apytiksliai žmogaus plaukų skersmens, kelis centimetrus giliai smegenyse.

Vienas iš būdų - nedidelį skaičių lanksčių antenų pleistrų įdėti į kaukolę, kad sukurtume tai, ką vadiname „smegenų lęšiu“. Palyginus kelių pleistrų rodmenis, mes galime elektroniniu būdu tiksliai nukreipti nervus, kuriuos norite klausytis. Mes projektuojame ir eksperimentuojame su metamedžiagomis - molekuliniu lygmeniu sukurtomis medžiagomis - kurios yra ypač geros, kai naudojamos kaip didelio tikslumo antenos, kurios gali būti sureguliuotos priimti signalus iš labai specifinių vietų.

Ne skausmas, bet potencialiai didelis pelnas

Klausydamiesi belaidžio ryšio tarp nervų, galime nustatyti smegenų sritis, kuriose elektriniai laukai rodo, kad yra problemų. Išsamios nervų veiklos ypatybės - arba veiklos trūkumas - gali pasiūlyti užuominas apie tai, kokia specifinė problema yra smegenyse. Šie rezultatai gali padėti lengviau diagnozuoti galimas medicinines sąlygas nei dabartiniai metodai.

Pažiūrėkite, pavyzdžiui, į vieną pacientą, 38 metų moterį, mes vadiname „Bianca“, kuriam diagnozuota išsėtinė sklerozė, degeneracinė smegenų ir nugaros smegenų liga, kurios gydymas nėra žinomas. Pacientų, sergančių išsėtine skleroze, imuninė sistema pažeidžia mielino apvalkalą tarp Ranvier mazgų ir sukelia bendravimo problemų tarp smegenų ir likusios kūno dalies. Ši žala iš esmės keičia paveiktų nervų veiklą.

Norėdami stebėti savo ligos progresą, „Bianca“ turėjo nugaros smegenis, kad pamatytų, ar jos stuburo skystis turi didelį specifinių antikūnų, susijusių su MS, kiekį. Ji taip pat turėjo MRT, kad atskleistų jos smegenų sritis, kuriose mielinas yra pažeistas, ir susidurs su papildomais tyrimais, kad nustatytų, kaip greitai informacija teka per nervų sistemą.

Naudojant smegenų lęšio įtaisą, gydytojai galėtų stebėti Bianca smegenis be skausmingų nugaros smegenų ir nepatogių ir daug laiko reikalaujančių MRI ir CT. Tai gali kada nors leisti „Bianca“ stebėti savo smegenis ir siųsti duomenis savo specialistui įvertinti.

Terapinis gydymas be narkotikų ir chirurgijos

Be to, tikimės, kad mūsų požiūris gali paskatinti pacientams naujus gydymo būdus. Šiuo metu „Bianca“ vartoja keletą vaistų, kurie kelia didelį pavojų sveikatai ir dažnai jaučia pykinimą ir pavargimą. Ji yra viena iš daugelio, norinčių išbandyti kitą gydymo būdą.

Šis darbas numato ne tik nustatyti savo smegenų regionus, kur elektriniai laukai rodo nesveikas sąlygas. Įkvėptas kompiuterinių tinklų valdymo ir pažangių skaitmeninių tinklų, kurie nukreipia signalus aplink pažeistas arba pertrauktas sritis, mes sukuriame metodą, kuriuo galvos odos pleistrų sistema taip pat gali siųsti pranešimus į smegenis.

Taip pat žiūrėkite: „Smegenų ir kompiuterio sąsaja“ gali išversti paprastas mintis į kalbą

Kiekvienas pažeistas nervinis pluoštas paprastai yra vienas iš tūkstančių, supakuotų į nervų skaidulų traktą, kur kaimyniniai nerviniai pluoštai paprastai yra sveiki. Mūsų prietaisas gali padėti nustatyti vietas, kuriose yra mielino pažeidimas, ir sekti tuos nervų pluoštus prieš pažeidimo vietą, kad pasiektų netrukdomus signalus. Tada mes naudosime smegenų lęšį papildomiems elektriniams laukams perduoti į smegenis, siunčiant tuos sveikus signalus į mielino pažeidimo vietoves, siekiant paskatinti kaimyninius nervinius pluoštus perduoti pažeisto pluošto pranešimus.

Iki šiol mes galėjome imituoti šį metodą super skaičiavimo aplinkoje, kurioje klinikinių tyrimų laboratorijos pateikė smegenų nervų parametrus. Artimiausiais mėnesiais statysime ir išbandysime smegenų objektyvo prototipą. Klausymas į smegenis ir bendravimas su juo suteikia įspūdingą naują medicininės diagnostikos ir gydymo be operacijos galimybių rinkinį.

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas „Salvatore Domenic Morgera“ pokalbyje. Skaitykite originalų straipsnį čia.