Новые «умные» материалы для моделирования и протезирования нейронных систем

Исследования, проведенные учеными Италии и Швейцарии показали, что углеродные нанотрубки пригодны для использования при моделировании и протезировании определенных функций мозга, в частности, для шунтирования его поврежденных участков.

Исследовательские работы показали, что углеродные нанотрубки, которые как и нейроны, обладают высокой электропроводностью, могут также формировать и исключительно плотные контакты с нейронными клеточными мембранами. В настоящее время, в исследовательских работах и клинических исследованиях используют, как правило, металлические электроды. В отличие от металлических соединений, нанотрубки могут формировать надежные связи (шунты) между дистальными (дальними) и проксимальными (ближними) участками нейронов, что может результироваться в повышенной чувствительности этих нейронов к внешнему раздражению.

Neuron2_122208.jpg Схема строения нейрона

Результаты исследования были опубликованы в интернет выпуске журнала Nature Nanotechnology (Giada Cellot, Michele Giugliano, Laura Ballerini, Henry Markram et al. Carbon nanotubes might improve neuronal performance by favouring electrical shortcuts, – Nature Nanotechnology; Published online: 21 December 2008 | doi:10.1038/nnano.2008.374)

Работами, поставленными в Лаборатории Нейронной Микросхематики (Laboratory of Neural Microcircuitry) Швейцарской Еcole Polytechnique Fеdеrale de Lausanne – EPFL, руководили д-р Михель Гьюглиано (Michel Giugliano), который в настоящее время является адъюнкт-профессором Университета Антверпена (University of Antwerp ) и профессор Университета Триеста (University of Trieste) Лаура Баллерини (Laura Ballerini).

Результаты, полученные итало-швейцарской командой, могут оказаться чрезвычайно важными для развивающейся области нейро-инжиниринга и нейро-протезирования. Ученые высказывают предположение, что углеродные нанотрубки могут быть использованы в качестве важных элементов конструкции новых электрических шунтов в системах посттравматического лечения центральной нервной системы. Помимо этого, углеродные наноэлектроды могут быть также использованы для замены металлических составляющих в таких клинических применениях, как глубокая стимулящия головного мозга при лечении болезни Паркинсона или тяжелых депрессий. Углеродные трубки представляются ученым, как целый новый класс «умных» материалов, пригодных для использования в широком спектре задач нейро-протезирования.

По мнению Генри Мэркрэма (Henry Markram), главы Лаборатории и одного из соавторов публикации, существует три основных обстоятельства, требующих разрешения для разработки надежных нейропротезов: 1) стабильный контакт между электромеханическими устройствами и нейронной тканью; 2) понимание того, как возбуждается нейронная система; 3) понимание того, каие сигналы, поступающие от нейронов, должны быть зарегистрированы для того, чтобы присоединенное электромеханическое устройство принимало логичное и автоматическое решение на раздражение нейрона. Новая технология создания интерфейса на основе углеродных нанотрубок, открытая в совместной работе итальянских и швейцарстких ученых, находится на уровне последних достижений в области взаимодействия между машиной и мозгом. Эта технология является ключевой в понимании и разработке нейропротезов в основных функциях мозга – зрения, слуха, обоняния, движения, подавления эпилептических атак, спинномозового шунтирования, а также восстановления и даже улучшения когнитивных функций.

Евгений Биргер

Опубликовано в NanoWeek,


Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.9 (10 votes)
Источник(и):

EPFL: (http://www.epfl.ch/)

Публикация: http://www.nature.com/…008.374.html