Αν και τα ηλεκτρόδια που εμφυτεύονται στον εγκέφαλο βοηθούν στην ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων της νόσου του Parkinson και άλλων νευρολογικών διαταραχών, η εμφύτευση και η ενεργοποίηση αυτών των ηλεκτροδίων μπορεί να είναι μια δύσκολη διαδικασία. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι επιστήμονες αναπτύσσουν σήμερα μια εναλλακτική λύση, με τη μορφή μικροσκοπικών ενέσιμων μαγνητικών δίσκων.
Τα εμφυτευμένα ηλεκτρόδια χρησιμοποιούνται σε ένα είδος θεραπείας γνωστό ως βαθιά εγκεφαλική διέγερση (DBS – Deep Brain Stimulation). Όπως υποδηλώνει το όνομά της, η θεραπεία αυτή περιλαμβάνει την παροχή ηλεκτρικών σημάτων σε συγκεκριμένα μέρη του εγκεφάλου, διεγείροντας επιλεκτικά τους νευρώνες στις περιοχές αυτές.
Περιττό να πούμε ότι απαιτείται χειρουργική επέμβαση στον εγκέφαλο προκειμένου να εισαχθούν τα ηλεκτρόδια στις περιοχές-στόχους του εγκεφάλου. Επιπλέον, τα ηλεκτρόδια τροφοδοτούνται και ελέγχονται από μια συσκευή που μοιάζει με βηματοδότη και εμφυτεύεται κάτω από το δέρμα στο στήθος. Υποδόρια καλώδια διατρέχουν όλη τη διαδρομή από τη συσκευή αυτή σε κάθε ένα από τα ηλεκτρόδια.
Αν και υπάρχουν διάφορες απλούστερες, λιγότερο επεμβατικές μέθοδοι DBS, πολλές από αυτές περιορίζονται στη χρήση στην επιφάνεια του εγκεφάλου, διεγείρουν πολύ γενική περιοχή ή λειτουργούν μόνο σε εγκεφαλικό ιστό που έχει ήδη τροποποιηθεί γενετικά. Σε αυτό το σημείο έρχονται οι μικροσκοπικοί «μαγνητοηλεκτρικοί νανοδίσκοι» (MENDs).
Τα επίπεδα εξαγωνικά σωματίδια, που αναπτύχθηκαν από επιστήμονες του MIT και του γερμανικού Πανεπιστημίου Friedrich-Alexander, έχουν πλάτος μόλις 250 νανόμετρα το καθένα και αποτελούνται από έναν μαγνητοστρεπτικό πυρήνα δύο στρωμάτων που βρίσκεται μέσα σε ένα πιεζοηλεκτρικό κέλυφος. Τα μαγνητοστρεπτικά υλικά αλλάζουν σχήμα όταν μαγνητίζονται, ενώ τα πιεζοηλεκτρικά υλικά παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα όταν υπόκεινται σε μηχανική καταπόνηση.
Όταν εκτίθενται σε εξωτερικά εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο, οι πυρήνες ανταποκρίνονται αλλάζοντας σχήμα. Καθώς το κάνουν αυτό, προκαλούν τάσεις στο υλικό του περιβλήματος που το περιβάλλει, προκαλώντας την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Οι φυσικοί περιορισμοί που επιβάλλονται από το επίπεδο σχήμα είναι το κλειδί για αυτό το αποτέλεσμα, διότι τα προηγουμένως αναπτυγμένα σφαιρικά μαγνητικά σωματίδια δεν λειτουργούσαν σχεδόν τόσο καλά. Μόλις διακοπεί το μαγνητικό πεδίο, τα MENDs επανέρχονται στην προηγούμενη αδρανή τους κατάσταση.
Η ιδέα είναι ότι οι παρτίδες των συσκευών θα μπορούσαν να εισάγονται βαθιά στον εγκέφαλο στις ακριβείς περιοχές στις οποίες χρειάζονται, μέσω μικρών οπών που ανοίγονται στο κρανίο. Στη συνέχεια, θα μπορούσαν να παραμείνουν μόνιμα στη θέση τους, ενεργοποιούμενες περιοδικά από έναν εξωτερικό ηλεκτρομαγνήτη.
Σε μια δοκιμή της τεχνολογίας, σταγονίδια των MENDs (σε διάλυμα φορέα) εγχύθηκαν στην περιοχή του υποθαλαμικού πυρήνα του εγκεφάλου εργαστηριακών ποντικών. Ο υποθαλαμικός πυρήνας είναι η περιοχή στην οποία συνήθως εμφυτεύονται ηλεκτρόδια για τη θεραπεία της νόσου Parkinson, καθώς σχετίζεται με τον κινητικό έλεγχο.
Διαπιστώθηκε ότι ενεργοποιώντας αυτούς τους δίσκους μέσω ενός σχετικά ασθενούς εξωτερικού ηλεκτρομαγνήτη, οι επιστήμονες μπορούσαν να παράγουν τον ίδιο βαθμό κινητικού ελέγχου με αυτόν που ήταν εφικτός με τη χρήση εμφυτευμένων ηλεκτροδίων που παρείχαν ήπια ηλεκτρική διέγερση. Οι ερευνητές εργάζονται τώρα για την ενίσχυση του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου, προκειμένου να παράγουν ισχυρότερο, αποτελεσματικότερο ηλεκτρικό ρεύμα.
[via]
VIA: TechGear.gr
