Три года назад ученые из швейцарского Федерального Технологического института (EPFL) сообщили об успешном эксперименте по восстановлению возможности ходить у крыс с перерезанным спинным мозгом.
Первоначально крысам повреждали спинной мозг, в результате чего они теряли возможность ходить на задних лапах. Затем при помощи имплантатов электрически стимулировали нейроны в нижней части спинного мозга. В конечном итоге это привело к восстановлению подвижности задних лап и способности «ходить». Но технология не была применима для длительного практического использования в организме человека.
А вот благодаря новым исследованиям, проводимым в EPFL, появилась такая надежда.
В оригинальном исследовании, крысам сперва делали инъекцию химических веществ, которые блокировали их нейротрансмиттеры и те больше не могли достигнуть их задних ног. После чего ниже места, в котором спинной мозг был перерезан, на верхний слой позвоночного канала устанавливались электроды, посредством которых осуществлялась электрическая стимуляция.
Электрическая стимуляция вызывала движение задних лап грызунов, хотя и невольно. После некоторого периода обучения, однако, крысы научились активировать электрические импульсы собственного мозга, что позволило им ходить и бегать уже самостоятельно. В конце концов, у крыс сформировались новые межнейронные связи между мозгом и нижней частью позвоночника, через имплант, в обход поврежденного участка спинного мозга.
Хотя ученые надеялись, что полученная ими технология, в конечном счете, может найти применение в реабилитационной практике для человека, но оставалась одна неразрешенная задача – импланты не были такими мягкими и гибкими, как биологические ткани, окружающие их. Со временем это может вызвать раздражение, что в свою очередь приведет к воспалению, наращиванию рубцовой ткани, и в конечном итоге к отторжению импланта.
И вот теперь ученые создали новый тип имплантата, в котором этот аспект учтен. Он известен как e-Dura, и разработан специально для имплантации на спинной мозг или кору головного мозга.
Имплант состоит из эластичного силиконовой подложки, на которую нанесены проводящие дорожки из золотых «чешуек», ведущих к электродам, сделанным из кремний/платинового композита. Эти электроды обеспечивают возможность подключения внешнего электрического стимулятора, плюс они могут обнаружить электрические импульсы (например, те, которые были отправлены мозгом, чтобы переместить ноги). Кроме того имплант содержит микрофлюидные каналы способные доставлять химические вещества, которые ранее приходилось вводить вручную.
Все эти компоненты, будучи очень гибкими, остаются полностью функциональными, что позволяет им растягиваться и деформироваться вместе с твердой мозговой оболочкой вместо того, чтобы тереть или отжимать. Лабораторные испытания имплантов e-Dura на крысах в течение двух месяцев, по данным EPFL, не вызвали никаких проблем. А вот традиционные имплантаты вызвали бы значительные повреждения нервной ткани за тот же период времени.
Теперь ученые смотрят в сторону испытаний e-Dura на человеке и дальнейшего развития проекта для коммерциализации. Информация об их исследованиях была недавно опубликована в журнале Science.