Barselonoje įsikūręs startuolis vadinamas Inbrain neuroelektronika pagamino naują smegenų implantą iš grafenasir ruošiasi pirmą kartą atlikti bandymą su žmogumi šią vasarą.
Technologija yra tam tikra rūšis smegenų ir kompiuterio sąsaja (BCI), kurie sulaukė susidomėjimo, nes įrašo signalus iš smegenų ir perduoda juos analizei į kompiuterį; BCI buvo naudojami medicininė diagnostika, kaip komunikacijos prietaisai žmonėms, kurie negali kalbėti, ir valdyti išorinę įrangą, įskaitant robotų galūnes. Tačiau „Inbrain“ ketina paversti savo BCI technologiją terapine priemone pacientams, turintiems neurologinių problemų, tokių kaip Parkinsono liga.
Kadangi „Inbrain“ lustas yra pagamintas iš grafeno, neuroninė sąsaja turi keletą įdomių savybių, įskaitant galimybę naudoti įrašymą iš smegenų ir stimuliuoti smegenis. Šis dvikryptis atsiranda sprendžiant pagrindinę problemą, susijusią su metaliniais lustais, paprastai naudojamais BCI technologijoje: Faradaic reakcijas. Faradinės reakcijos yra tam tikros rūšies elektrocheminiai procesai, vykstantys tarp metalo elektrodo ir elektrolito tirpalo. Taip atsitinka, nervinis audinys daugiausia susideda iš vandeninių elektrolitų. Laikui bėgant šios Faradaic reakcijos sumažina metalinių lustų efektyvumą.
Štai kodėl „Inbrain“ metalus, paprastai naudojamus tokiose lustuose, pakeitė grafenu – medžiaga, pasižyminčia dideliu elektros laidumu. „Metalai turi Faradėjaus reakcijas, dėl kurių visi elektronai sąveikauja vienas su kitu, o tai sumažina jų efektyvumą… perduodant signalus atgal į smegenis“, – sakė jis. Karolina Aguilar„Inbrain“ generalinis direktorius ir vienas iš įkūrėjų.
Kadangi grafenas iš esmės yra anglis, o ne metalas, Aguilar teigia, kad lustas gali įpurkšti 200 kartų daugiau krūvio nesukeldamas Faradic reakcijos. Dėl to medžiaga yra stabili per milijonus stimuliacijos impulsų, kurių reikia terapiniam įrankiui. Nors „Inbrain“ dar nebando lusto smegenų stimuliavimui, bendrovė tikisi, kad šį tikslą pasieks tinkamu laiku.
Anot Aguilar, grafeno lustas gaminamas ant plokštelės naudojant tradicinę puslaidininkių technologiją. Švariose patalpose Inbrain gamina 10 mikrometrų storio lustą. Lustą sudaro Aguilar terminai „grafeno taškai“ (nereikia painioti su grafeno kvantiniai taškai), kurių dydis svyruoja nuo 25 iki 300 mikrometrų. „Ši mikrometro skalė leidžia mums gauti tokią unikalią skiriamąją gebą dekoduojant signalus iš smegenų, taip pat suteikia mums mikrometrinę smegenų stimuliaciją arba moduliavimą“, – pridūrė Aguilar.
Grafeno pagrindu veikiančio BCI testavimas
Netrukus bus atliktas pirmasis platformos bandymas su pacientu Mančesterio universitetas kur jis bus sąsaja smegenų auglio rezekcijos metu. Rezekuodami naviką, chirurgai turi užtikrinti, kad jie nepažeistų tokių sričių kaip smegenų kalbos centrai, kad pacientas nebūtų pažeistas po operacijos. „Slustas patalpintas naviko rezekcijos metu taip, kad jis galėtų labai didele raiška nuskaityti signalus, kurie nurodo chirurgui, kur yra navikas, o kur jo nėra“, – sako Aguilaras. Tai turėtų leisti chirurgams mikrometriniu tikslumu išskirti naviką, išsaugant funkcines sritis, tokias kaip kalba ir pažinimas.
Aguilaras pridūrė: „Mes pasirinkome šį metodą savo pirmajam bandymui su žmonėmis, nes tai labai patikimas ir greitas būdas įrodyti grafeno saugumą, bet taip pat parodyti, ką jis gali padaryti, palyginti su šiandien naudojama metalo technologija. “
Aguilar pabrėžia, kad „Inbrain“ komanda jau išbandė grafeno pagrindu pagamintos lusto biologinį suderinamumą. „Pastaruosius trejus metus dirbome biologinio suderinamumo srityje, atlikdami įvairius saugumo tyrimus su dideliais gyvūnais“, – sakė Aguilaras. „Taigi dabar mes galime turėti šias žalias šviesas, kad įrodytume papildomą saugos lygį su žmonėmis.”
Nors šis lusto bandymas Mančesteryje yra skirtas padėti smegenų auglių operacijoms, ta pati technologija ilgainiui galėtų būti panaudota Parkinsono liga sergantiems pacientams. Siekiant šio tikslo, Inbrain sistema buvo suteiktas proveržio įrenginio pavadinimas Praėjusį rugsėjį JAV Maisto ir vaistų administracija kaip pagalbinė terapija Parkinsono ligai gydyti. „Parkinsono ligos gydymui dirbome su įvairiais ikiklinikiniais tyrimais, kurie parodė pagrįstą pranašumą, palyginti su dabartinėmis komercinėmis technologijomis, siekiant (sumažinti) Parkinsono ligos simptomus“, – sakė Aguilar.
Parkinsono ligai gydyti Inbrain lustas jungiasi su nigrostrialinis kelias smegenyse, kuri yra labai svarbi judesiams. Lustas pirmiausia iššifruos ketinimų pranešimą iš smegenų, kuris sukelia žingsnį arba rankos pakėlimą – tai, ką gali padaryti tipiškas BCI. Tačiau „Inbrain“ lustas, pasižymintis mikrometiniu tikslumu, taip pat gali iššifruoti patologinius biologinius žymenis, susijusius su Parkinsono ligos simptomais, tokiais kaip drebulys, standumas ir eisenos užšalimas.
Labai tiksliai nustatydama šiuos biologinius žymenis, „Inbrain“ technologija gali nustatyti, kaip gerai veikia dabartinis paciento vaistų režimas. Šioje pirmoje „Inbrain“ lusto iteracijoje jis tiesiogiai negydo Parkinsono ligos simptomų, o leidžia geriau nukreipti ir sumažinti gydymui naudojamų vaistų kiekį.
„Parkinsono liga sergantys pacientai vartoja didžiulius kiekius vaistų, kuriuos laikui bėgant reikia keisti, kad neatsiliktų nuo didėjančio pacientų atsparumo vaisto galiai“, – sakė Aguilaras. „Galime jį sumažinti bent 50 procentų ir, tikiuosi, ateityje dar daugiau, kai mūsų įrenginiai taps tikslūs.
Iš jūsų svetainės straipsnių
Susiję straipsniai visame internete
