Микроскопические импланты упрощают проведение операций на спинном мозге
Команда инженеров, нейроученых и хирургов из Кембриджского университета разработала инновационные микроскопические устройства позволяющие регистрировать обмен нервных сигналов между головным и спинным мозгом. В отличие от уже существующих методов диагностики, устройства, разработанные в Кембридже, позволяют записывать информацию на 360 градусов, предоставляя полную картину активности спинного мозга.
Тесты на животных и моделях человеческого тела показали, что устройства также могут стимулировать движение конечностей и обнаруживать травмированные участки спинного мозга, где связь с головным мозгом была полностью прервана.
Большинство существующих подходов к лечению травм спинного мозга включают в себя как проникновение в него с помощью электродов, так и установку имплантатов, что является высоко рискованной операцией. Разработанные в Кембридже устройства позволят лечить серьезные повреждения без необходимости хирургического вмешательства в мозг, что намного безопаснее для пациентов.
Хотя такие методы лечения выглядят весьма футуристично, исследователи говорят, что устройства могут быть применены уже в ближайшем будущем. Например, для мониторинга активности спинного мозга во время проведения операции. Возможность лучше понять спинной мозг — самый сложный объект для исследования в человеческом теле — может привести к прорыву в лечении целого ряда состояний, включая хроническую боль, воспаление и гипертонию. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.
— профессор Джордж Маллиарас, один из руководителей исследования, инженерный факультет Кембриджского университета.
Способность мониторить идущие туда-обратно сигналы может значительно помочь в разработке методов лечения травм спинного мозга, а в ближайшем будущем пригодится для лучшего мониторинга спинного мозга во время операции.
— доктор клинических нейронаук Дамиано Бароне, один из соруководителей исследования.
Вдохновившись микроэлектроникой, исследователи разработали способ получения информации о всем позвоночнике, оборачивая очень тонкие, высокоразрешающие имплантаты по окружности спинного мозга. Это первый случай, когда возможно осуществить безопасный 360-градусный мониторинг спинного мозга. Ранее существовавшие подходы для кругового мониторинга использовали электроды, которые пронзали позвоночник, что могло вызвать травму спинного мозга.
Разработанные в Кембридже биосовместимые устройства — всего лишь в несколько миллионных долей метра толщиной — изготовлены с использованием передовых методов фотолитографии и нанесения тонких пленок и требуют минимального энергопотребления для работы.
Устройства перехватывают сигналы, передаваемые по аксонам, или нервным волокнам, спинного мозга, позволяя записывать их. Малый размер устройств означает, что они могут записывать сигналы без какого-либо повреждения нервов, поскольку они не проникают в сам спинной мозг.
— профессор Маллиарас.
Тесты на животных и моделях человеческого тела показали, что устройства также могут стимулировать движение конечностей и обнаруживать травмированные участки спинного мозга, где связь с головным мозгом была полностью прервана.
Большинство существующих подходов к лечению травм спинного мозга включают в себя как проникновение в него с помощью электродов, так и установку имплантатов, что является высоко рискованной операцией. Разработанные в Кембридже устройства позволят лечить серьезные повреждения без необходимости хирургического вмешательства в мозг, что намного безопаснее для пациентов.
Хотя такие методы лечения выглядят весьма футуристично, исследователи говорят, что устройства могут быть применены уже в ближайшем будущем. Например, для мониторинга активности спинного мозга во время проведения операции. Возможность лучше понять спинной мозг — самый сложный объект для исследования в человеческом теле — может привести к прорыву в лечении целого ряда состояний, включая хроническую боль, воспаление и гипертонию. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.
Спинной мозг подобен шоссе, по которому информация в виде нервных импульсов передается туда и обратно. Повреждение спинного мозга приводит к тому, что этот трафик прерывается и влечет за собой глубокую инвалидность, включая необратимую потерю чувствительности и двигательных функций
— профессор Джордж Маллиарас, один из руководителей исследования, инженерный факультет Кембриджского университета.
Способность мониторить идущие туда-обратно сигналы может значительно помочь в разработке методов лечения травм спинного мозга, а в ближайшем будущем пригодится для лучшего мониторинга спинного мозга во время операции.
Большинство технологий для мониторинга или стимуляции спинного мозга взаимодействуют только с двигательными нейронами вдоль задней, или дорсальной, части спинного мозга. Такие методы способны охватывать лишь от 20 до 30 процентов позвоночника, поэтому вы получаете неполное представление о характере повреждений
— доктор клинических нейронаук Дамиано Бароне, один из соруководителей исследования.
Вдохновившись микроэлектроникой, исследователи разработали способ получения информации о всем позвоночнике, оборачивая очень тонкие, высокоразрешающие имплантаты по окружности спинного мозга. Это первый случай, когда возможно осуществить безопасный 360-градусный мониторинг спинного мозга. Ранее существовавшие подходы для кругового мониторинга использовали электроды, которые пронзали позвоночник, что могло вызвать травму спинного мозга.
Разработанные в Кембридже биосовместимые устройства — всего лишь в несколько миллионных долей метра толщиной — изготовлены с использованием передовых методов фотолитографии и нанесения тонких пленок и требуют минимального энергопотребления для работы.
Устройства перехватывают сигналы, передаваемые по аксонам, или нервным волокнам, спинного мозга, позволяя записывать их. Малый размер устройств означает, что они могут записывать сигналы без какого-либо повреждения нервов, поскольку они не проникают в сам спинной мозг.
Это была непростая работа, поскольку ранее мы не создавали спинных имплантатов по такой технологии, и не было ясно, способны ли мы безопасно и успешно разместить их вокруг позвоночника. Но благодаря недавним достижениям как в инженерии, так и в нейрохирургии мы добились большого прогресса в столь важной области медицины
— профессор Маллиарас.
- Алексей Павлов
- Кембриджский университет
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...