Биологи приспособили магнитные катушки для глубокой стимуляции мозга
26 июня 2012 года
Американские нейрофизиологи разработали методику, позволяющую управлять активностью нервных клеток или проводить глубокую стимуляцию мозга для облегчения жизни людям с рассеянным склерозом, болезнью Паркинсона и другими нейродегенеративными заболеваниями при помощи миниатюрных магнитных катушек, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Многие люди, страдающие болезнью Паркинсона, рассеянным склерозом или с травмами черепа, испытывают хронические боли, связанные с повреждением части нейронов в мозге. Для избавления от постоянных страданий медики подключают к нейронам - источникам боли - несколько тонких электродов, которые подавляют активность или восстанавливают нормальную работу нервных клеток. Несмотря на высокую эффективность этой методики, у нее есть серьезная проблема - иммунная система организма воспринимает электроды как чужеродный объект, обволакивая их соединительной тканью или убивая связанные с ними нервные клетки.
Группа биологов под руководством Шелли Фрида (Shelley Fried) из Гарвардской медицинской школы в Бостоне (США) нашла способ избежать проблем, возникающих при соединении электродов и нервных клеток, приспособив микроскопические магнитные катушки - соленоиды - для стимуляции нейронов на расстоянии.
Как отмечают исследователи, сама идея использования магнитного поля для отправки и считывания сигналов в нервных клетках не нова - данная методика давно используется для диагностики расстройств в работе нервной системы в клиниках. Но большие размеры магнитов и источников питания препятствовали использованию этой технологии для производства персональных стимуляторов мозга.
Фрид и его коллеги смогли решить эту проблему, разработав достаточно мощные магнитные катушки длиной всего в один миллиметр и диаметром в полмиллиметра.
Ученые проверили, сможет ли такой источник магнитного поля эффективно влиять на работу одного или нескольких нейронов и при этом не затрагивать жизнедеятельность соседних с ними клеток. Они заказали и получили несколько микрокатушек, покрыли их биологически нейтральным изолятором и подключили к источнику переменного тока.
Затем биологи извлекли часть сетчатки из глаза кролика, соединили ее нервные окончания с обычными электродами и проследили, как меняются электрические импульсы, поступающие из нейронов сетчатки при активации или перемещении катушки.
Эксперимент завершился успешно - катушки активировали нервные клетки, на которые они были направлены. По словам исследователей, соленоиды могли управлять двумя видами нервных клеток в сетчатке - биполярными и ганглионарными нейронами. Первый тип нервных клеток отвечает за считывание и сборку сигнала с сетчатки, а второй - за передачу собранной информации в зрительный нерв.
"Наша работа продемонстрировала возможность того, что микрокатушки могут управлять работой нервных клеток, однако остается еще много работы. Мы должны понять, как оптимизировать форму и другие свойства катушек и проверить их работу на животных", - заключает Фрид.