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Rendendo a Brain Implants Smaller Could Prolong la loro durata della vita
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Molte malattie, compreso la malattia del Parkinson, possono essere trattate con stimolazione elettrica da un elettrodo impiantata nel cervello. Tuttavia, gli elettrodi possono produrre lo sfregio, che diminuisce la loro efficacia e può necessitare gli ambulatori supplementari per sostituirli.
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I ricercatori del MIT ora hanno dimostrato che rendere questi elettrodi molto più piccoli può essenzialmente eliminare questo sfregiare, potenzialmente permettente che i dispositivi rimangano nel cervello per molto più tempo.
«Che cosa stiamo facendo sta cambiando la scala e sta rendendo la procedura meno dilagante,» dice Michael Cima, David H. Koch Professor di ingegneria nel dipartimento di scienza dei materiali e di ingegneria, di un membro dell'istituto del Koch del MIT per ricerca sul cancro integrante e dell'autore senior dello studio, che compare nell'emissione del 16 maggio dei rapporti scientifici.
Cima ed i suoi colleghi ora stanno progettando gli impianti del cervello che possono non solo consegnare la stimolazione elettrica ma anche l'attività di cervello record o consegnare le droghe alle posizioni molto mirate a.
L'autore principale della carta è ex dottorando Kevin Spencer del MIT. Altri autori sono precedente postdoc Jay Sy, dottorando Khalil Ramadi, il professor Ann Graybiel dell'istituto e David H. Koch Institute Professor Robert Langer.
Effetti della dimensione
Molti pazienti di Parkinson hanno tratto giovamento dal trattamento con la corrente elettrica a bassa frequenza hanno consegnato ad una parte del cervello coinvolgere nel controllo del movimento. Gli elettrodi utilizzati per questa stimolazione profonda del cervello sono alcuni millimetri di diametro. Dopo l'impianto, generano gradualmente il tessuto della cicatrice attraverso lo sfregamento costante dell'elettrodo contro il tessuto cerebrale circostante. Questo processo, conosciuto come il gliosis, contribuisce all'alta incidenza guasti di tali dispositivi: Di fermata circa metà che lavora entro i primi sei mesi.
Gli studi precedenti hanno suggerito che rendere gli impianti più piccoli o più molli potrebbe ridurre la quantità di sfregio, in modo dal gruppo del MIT ha precisato per misurare gli effetti di entrambi che riducono la dimensione degli impianti e che li ricoprono d'idrogel molle del polietilene glicole (PIOLO).
(Credito di immagine: Christine Daniloff /MIT)
Il rivestimento dell'idrogel è stato destinato per avere un'elasticità molto simile a quella del cervello. I ricercatori potrebbero anche controllare lo spessore del rivestimento. Hanno trovato che quando gli elettrodi rivestiti sono stati spinti nel cervello, il rivestimento molle avrebbe cad da, in modo da hanno inventato un modo applicare l'idrogel e poi asciugarlo, di modo che si trasforma in in un film duro e sottile. Dopo che l'elettrodo è inserito, il film assorbe l'acqua e diventa molle ancora.
In topi, i ricercatori hanno provato sia le fibre di vetro rivestite che non rivestite con i diametri varianti ed hanno trovato che c'è un rapporto tra la dimensione e la morbidezza. Le fibre ricoperte hanno prodotto molto più di meno lo sfregio che le fibre non rivestite dello stesso diametro. Tuttavia, mentre le fibre dell'elettrodo sono diventato più piccole, giù a circa 30 micron (0,03 millimetri) di diametro, le versioni non rivestite hanno prodotto meno sfregio, perché i rivestimenti aumentano il diametro.
Ciò suggerisce che i 30 micron, fibra non rivestita siano la progettazione ottimale per i dispositivi impiantabili nel cervello.
«Prima di questa carta, nessuno realmente ha conosciuto gli effetti della dimensione,» Cima dice. «Più morbido è migliore, ma non se rende l'elettrodo più grande.»
Nuovi dispositivi
La domanda ora è se le fibre che sono di soltanto 30 micron di diametro possono adattarsi per stimolazione elettrica, la consegna della droga e l'attività elettrica di registrazione nel cervello. Cima ed i suoi colleghi hanno avuti certo successo iniziale sviluppare tali dispositivi.
«È una di quelle cose che a prima vista sembra impossibile. Se avete fibre di vetro da 30 micron, quello è leggermente più spesso di un pezzo di capelli. Ma è possibile da fare,» Cima dice.
Tali dispositivi hanno potuto essere potenzialmente utili per il trattamento la malattia del Parkinson o degli altri disturbi neurologici. Potrebbero anche essere usati per rimuovere il liquido dal cervello per controllare se i trattamenti stanno avendo l'effetto progettato, o per misurare l'attività di cervello che potrebbe indicare quando una crisi epilettica si accinge a per accadere.