Интерфейсы мозг-компьютер находятся на переднем крае лечения неврологических и психологических расстройств, включая болезнь Паркинсона, эпилепсию и депрессию. Среди наиболее многообещающих достижений – глубокая стимуляция мозга (DBS) ?? метод, при котором силиконовый чип, имплантированный под кожу, излучает высокочастотные токи, которые передаются в мозг через имплантированные электроды, которые передают и принимают сигналы. Эти технологии требуют непрерывного взаимодействия между мозгом и оборудованием.
Но есть загвоздка. Определяемый иммунной системой как инородное тело, мозг атакует электроды и образует барьер для ткани мозга, делая невозможным взаимодействие электродов с активностью мозга. Таким образом, хотя первоначальная имплантация может уменьшить симптомы, через несколько коротких лет или даже месяцев эффективность этой терапии начинает ослабевать.
Теперь Арье Тауб из Школы психологических наук Тель-Авивского университета вместе с профессором. Матти Минц, Рони Хогри и Ари Магал из Школы психологических наук ТАУ и проф. Йоси Шахам-Диаманд из Школы электротехники ТАУ разработал биоактивное покрытие, которое не только "камуфляжи" электроды в ткани мозга, но активно подавляют иммунный ответ мозга. Используя белок, называемый "антагонист рецептора интерлейкина (ИЛ) -1" Чтобы покрыть электроды, многопрофильная группа исследователей нашла потенциальное решение превратить метод краткосрочного облегчения в долгосрочное решение. Об этом сообщалось в Журнале исследований биомедицинских материалов.
Ограничение иммунного ответа
Чтобы преодолеть создание барьера между тканью и электродом, исследователи стремились разработать метод размещения электрода в ткани мозга, скрывая электрод от иммунной защиты мозга. По словам Тауба, предыдущие исследовательские группы покрывали электроды различными белками, но команда TAU решила применить другой подход, используя белок, который активен в самом мозгу, тем самым подавляя иммунную реакцию против электродов.
В головном мозге антагонист рецептора IL-1 имеет решающее значение для поддержания физической стабильности за счет локализации повреждения мозга, объясняет Тауб. Например, если человека ударили по голове, этот белок создает рубцы в определенных областях вместо того, чтобы вызывать глобальные рубцы на головном мозге. Другими словами, он предотвращает чрезмерную реакцию иммунной системы. Покрытие команды, первое, которое было разработано из этого конкретного белка, не только интегрирует электроды в ткань мозга, но и позволяет им вносить свой вклад в нормальное функционирование мозга.
В доклинических исследованиях на животных моделях исследователи обнаружили, что их электроды с покрытием работают лучше, чем электроды без покрытия и электроды без покрытия "наивный белок"-покрытые электроды, которые ранее были исследованы. По словам Тауба, измеряя количество поврежденных клеток в месте имплантации, исследователи не обнаружили явной разницы между местом имплантации электрода и здоровой тканью мозга в другом месте. Кроме того, данные свидетельствуют о том, что электроды с покрытием смогут работать в течение длительных периодов времени, обеспечивая более стабильный и долгосрочный вариант лечения.
Восстановление функции мозга
Около 30 000 человек во всем мире в настоящее время используют глубокую стимуляцию мозга (DBS) для лечения неврологических или психологических состояний. И DBS – это только начало. Тауб считает, что в будущем интерфейс с возможностью восстановления поведенческой или моторной функции, утраченной из-за повреждения тканей, станет достижимым ?? особенно с помощью нового покрытия электродов.
"Мы дублируем функцию мозговой ткани на кремниевом чипе и передаем ее обратно в мозг," – говорит Тауб, объясняя, что электроды улавливают мозговые волны и передают их непосредственно на чип. "Затем чип выполняет вычисления, которые были бы выполнены в поврежденной ткани, и передает информацию обратно в мозг. подсказка функций, которые иначе были бы потеряны."