Новый беспроводной фотоэлектрический имплант контролирует активность спинномозговых нейронов

Революционный имплант позволяет нейробиологам активировать или подавлять определенные нейроны спинного мозга, применяя свет определенной длины волны. Имплант управляется через беспроводную электронную схему, которая активирует миниатюрные светодиоды (LED). Эта технология даст исследователям представление о том, как работает нервная система, и шанс разработать новые способы лечения неврологических расстройств.

Грегуар Куртин без колебаний использует слово «революционный», описывая зарождающуюся область оптогенетики — технологии, которая использует импульсы света для управления индивидуальной нейронной активностью — и ее значение для нейробиологии. Куртин, директор исследовательского центра NeuroRestore (совместно с нейрохирургом Джоселин Блох), в настоящее время разрабатывает оптогенетический имплант вместе со Стефани Лакур, которая возглавляет кафедру фонда Бертарелли по нейропротезным технологиям. «Наша система позволяет нам контролировать активность любого нейрона спинного мозга», — говорит Куртин. «В свою очередь, это помогает нам понять роль, которую он играет в общем функционировании нервной системы».

Ключ к их прорыву — новая технология имплантатов, разработанная исследовательской группой Лакура. «Мы нашли способ инкапсулировать миниатюрные светодиоды в гибкий имплантат, который является тонким, но достаточно прочным, чтобы его можно было прикрепить к поверхности спинного мозга мыши, продвигая его под позвонками вдоль всего поясничного отдела», — говорит она. «Затем мы работали с нашими коллегами из ETH Zurich, чтобы создать беспроводную электронную схему, которую можно использовать для включения одного или нескольких светодиодов и управления продолжительностью и интенсивностью излучаемого света с максимальной точностью. Наконец, с помощью настраиваемой встроенной системы включения -чип, световыми импульсами можно управлять естественным образом, например, в ответ на мышечную активность или какой-либо другой физиологический сигнал ». Оптоэлектронная имплантируемая система управляется через Bluetooth.

Куртин подчеркивает, что способность системы работать автономно имеет решающее значение. «Это освобождает нас от проводных систем, которые обычно необходимы для такого рода исследований. Теперь мы можем наблюдать за мышами, когда они свободно передвигаются, и изучать роль, которую нейроны играют в сложных движениях, таких как ходьба и плавание, в экологической среде. »

Одной из самых больших проблем при разработке технологии было найти способ управлять световыми импульсами, которые проникают в глубину спинного мозга, не поглощаясь и не отражаясь нервными волокнами. Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа модифицировала светодиоды, чтобы они излучали красный свет — цвет, на который нервные волокна гораздо труднее воздействовать, чем на синий свет, обычно излучаемый диодами.

Открытие Куртин и Лакур, вероятно, ускорит разработку новых терапевтических приложений для оптогенетики. Способность стимулировать или подавлять определенные нейроны спинного мозга с помощью световых импульсов в конечном итоге позволит врачам уменьшить боль, улучшить вегетативную функцию и даже лечить паралич. Возможно, еще предстоит пройти долгий путь до того, как их имплантаты будут использованы в клинической практике, но исследовательская группа уверена, что версия их имплантата будет доступна для пациентов-людей в не столь отдаленном будущем.

 

Поделиться

Источник