智能手机控制软性脑植入治疗脑疾病

像阿尔茨海默病、帕金森病、抑郁症、疼痛障碍和上瘾等神经疾病现在可以在大脑内部使用一种有趣的新型软植入物来治疗。

这一新装置由韩国和美国的一组研究人员发明,能够通过一个非常小的非创伤性植入物向大脑回路提供调节输入,而这个植入物又由智能手机控制。

该报告发表在《自然生物医学工程》杂志上。支持这项发明的科学家们希望,这种装置的输入可以加速这些衰弱性疾病的治疗。它使用可更换的墨盒,既可以给药,也可以通过蓝牙信号进行低能光传输,以治疗不同的医疗状况。光和能量都可以在很长一段时间内定向到所需的神经细胞或细胞团。这种技术叫做神经调节。

该设备使用类似乐高的可替换药盒和强大的蓝牙低能量,可以长时间使用药物和光瞄准感兴趣的特定神经元。形象学分:韩国先进科学技术研究院

传统的大脑神经细胞调节模式包括使用带有光纤的刚性金属管,将药物和光传送到脑细胞。只要设备安装到位,患者的移动就受到与其他大型监管设备的物理连接的显著限制,这对当前设备构成了一个重大问题。另一个同样重要的问题是,由于大多数设备的僵硬性造成的脑瘢痕,随着时间的推移,这些设备会对邻近的软脑组织造成创伤。这意味着它们通常只植入很短的时间。

减少脑瘢痕发生率的一种方法是使用软探针并避免有线连接。但是,这些药物不能在短时间内释放,因为药物会随着时间蒸发,或者耗尽,需要重新填充。这些软探头还需要笨重复杂的设备进行仔细的调节。

相关的故事研究者们朝着大脑研究人员的离子通道数字地图迈出了第一步,完善了治疗儿童脑损伤的指导方针研究:阻断炎症通路可以预防黑色素瘤脑转移。目前的创新可能改变这一切。主要作者RazaQazi解释说,“无线神经装置能够实现以前从未实现的慢性化学和光学神经调节。”

其基本原理很简单:使用装在柔软且极细的探针上的即装即用的弹壳(只有头发的直径),来组装一个大脑植入物。该探针具有微流体通道和非常小的发光二极管,其尺寸小于单个盐颗粒。即插即用墨盒意味着植入物可以继续以正确的剂量输送药物和光,几乎永远。

控制系统在智能手机上也被简化为一个简单但复杂的用户界面。这使得研究大脑的科学家能够绘制出药物和光的精确组合,无论科学家身在何处,这些药物和光都可以按照正确的顺序给任何动物使用。这也有助于对动物进行完全自动化的研究,在这种研究中,可以检查动物之间相互作用的行为。这些研究可以利用光或药物在某些试验动物身上触发特定的行为模式,然后观察这种行为对其他动物的影响。

研究人员JaeWoong-jeong说:“这种革命性的装置是先进电子设计和强大的微型和纳米工程的成果。“事实上,这项技术背后的团队希望进一步完善该设备,以便最终制造出临床相关的大脑植入物。

另一位疼痛学家迈克尔·布鲁查说,这项新技术将对多个领域的研究人员有很大帮助。它不仅有助于解压大脑的工作,而且可以提供针对特定疾病的复杂疗法组合。他指出,“它能让我们更好地剖析行为的神经回路基础,以及大脑中特定的神经调节剂如何以各种方式调节行为。我们也渴望将该装置用于复杂的药理学研究,这将有助于我们开发治疗疼痛、成瘾和情感障碍的新疗法。”

韩国的科学家们正致力于开发软电子电路,该电路既可用于植入物,也可用于纺织品和其他可穿戴形式。与此同时,美国科学家正在研究神经通路,这些神经通路参与调节压力、疼痛、成瘾、抑郁和其他医疗状况,这些疾病通过神经系统的改变影响了精神健康。这两组研究人员在这个项目上工作了三年多,研究了几十种不同的设备设计。他们终于能够研制出这种柔软的植入式装置,并在可以自由移动的老鼠身上进行了测试。试验结果表明,他们可能发明了一种装置,可以将对健康和疾病的神经过程的研究向前迈进一大步。

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