De hersenen zijn het meest complexe en slecht bestudeerde orgaan. De geringste overtreding kan de hele persoon uitschakelen, het bewustzijn uitschakelen. Is het mogelijk om een "prothese" te maken voor een beschadigd brein? De moderne geneeskunde is nog niet in staat om een dergelijke taak te vervullen, maar wetenschappers proberen al iets in deze richting te doen.
Kunstmatig geheugen
Een deel van de hersenen dat de hippocampus wordt genoemd, controleert onze herinneringen. Als het beschadigd is, kan de persoon de informatie lange tijd niet onthouden. De hippocampus wordt niet alleen bedreigd door letsel, maar ook door verschillende neurologische aandoeningen, bijvoorbeeld epilepsie, depressie, de ziekte van Alzheimer.
Sinds 2012 heeft een groep Amerikaanse wetenschappers onder leiding van Theodore Berger een apparaat ontwikkeld dat het beschadigde deel van de hippocampus vervangt. Het is een chip met twee sets elektroden die kortetermijngeheugens opneemt. Met behulp van de eerste set elektroden worden elektrische impulsen van de hippocampus naar de chip gestuurd en van daaruit naar de computer. Hij zet de gegevens om in langetermijngeheugens en stuurt ze naar een tweede set elektroden, geïmplanteerd in een gezond deel van de hippocampus.
De kunstmatige hippocampus werd getest bij ratten. De dieren werden geïnjecteerd met een stof die het langetermijngeheugen verstoort, vervolgens werd een chip aangesloten en werd hun vermogen om informatie te onthouden getest. Implantaten zijn effectief gebleken. Volgens de groep van Berger werden vergelijkbare experimenten uitgevoerd op apen en zelfs op patiënten met epilepsie. Natuurlijk zijn er in het menselijk brein te veel neuronen en verbindingen ertussen, dus het is te vroeg om over de behandeling van mensen te praten. Niettemin zijn wetenschappers van plan het implantaat op de markt te brengen, waarvoor ze een startup Kernel hebben gemaakt, die werd geleid door Berger.
Reddingskooi
Promotie video:
Door verwondingen en ziekten worden verbindingen in neurale netwerken verbroken en gaan de functies die de beschadigde delen van de hersenen hebben uitgevoerd verloren. In sommige gevallen is het lichaam in staat om zelf verbindingen tussen neuronen te herstellen, het heeft alleen een raamwerk nodig waarop nieuwe weefsels zullen groeien.
De natuurlijke basis voor weefselgroei in het lichaam is de extracellulaire matrix. Het fungeert ook als een barrière tussen cellen en bloed, slaat biologisch actieve moleculen op die worden geproduceerd door de cellen die het bevat, zorgt voor een instroom van voedingsstoffen en zuurstof naar cellen en verwijdert afvalproducten. Het niet functioneren van de extracellulaire matrix leidt tot neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson, en verschillende vormen van dementie. Het nieuwe raamwerk zou de toestand van de patiënt kunnen verlichten en hem zelfs kunnen genezen.
Artsen van de eerste Moscow State Medical University, vernoemd naar IM Sechenov en het National Medical Research Center for Children's Health, besloten samen met natuurkundigen van het Institute of Photonic Technologies van het Federal Research Center "Crystallography and Photonics" een prothese te maken voor de extracellulaire matrix voor de hersenen. Het project werd ondersteund door de Russian Science Foundation.
“Onze onderzoekscyclus is gewijd aan de ontwikkeling van driedimensionale kunstmatige materialen, analogen van de extracellulaire matrix gemaakt van polymeren. Ze herhalen de mechanische eigenschappen van de hersenen, ondersteunen de groei en deling van cellen. De gecreëerde structuren zullen in staat zijn om de verloren intercellulaire matrix van het zenuwweefsel te imiteren en bij te dragen aan het herstel ervan”, zegt Petr Timashev, hoofdonderzoeker bij het Institute of Photonic Technologies, directeur van het Institute of Regenerative Medicine van de eerste Moscow State Medical University, genoemd naar IM Sechenov, winnaar van de Moscow Government Prize.
Het transplantaat ondergaat al klinische proeven bij proefdieren. Wetenschappers namen hersenweefsel van een muis en transplanteerden het op een polymeermatrix die de extracellulaire matrix nabootst. Toen de weefsels op de matrix groeiden, raakten de onderzoekers ervan overtuigd dat de neuronen elektrochemische impulsen uitwisselen. Dat wil zeggen, neurotransmitters in weefsels - stoffen die elektrochemische impulsen tussen neuronen overbrengen - vervullen met succes hun functie.
Dit is hoe de muizen hippocampuscellen getransplanteerd op een polymeermatrix eruit zien op de 10e dag van de ontwikkeling / Instituut voor Regeneratieve Geneeskunde van de Eerste Moscow State Medical University, vernoemd naar HEN. Sechenova, Instituut voor Fotonische Technologieën, Onderzoekscentrum Kristallografie en Fotonica, Russische Academie van Wetenschappen, Petr Timashev.
Nu zijn de auteurs van de ontwikkeling van plan te evalueren hoe de "prothese" wordt opgenomen in een levend organisme wanneer de weefsels zijn gegroeid en opnieuw opgebouwd. Daarnaast zullen biologen de reactie van de omringende weefsels op implanteerbare structuren moeten bestuderen en afstoting van de matrix moeten voorkomen.
Een kunstmatige extracellulaire matrix is niet alleen nuttig voor de hersenen, maar ook voor het herstellen van de integriteit van de weefsels van het bewegingsapparaat, de epitheliale bekleding, bijvoorbeeld in de urethra, het maagdarmkanaal, evenals voor huidlaesies. Voor reconstructieve chirurgie ontwikkelen wetenschappers analogen van botweefsel, vaatprothesen, platen op basis van de extracellulaire matrix.
