Aivot ovat monimutkaisin ja huonoimmin tutkittu elin. Pienin rikkomus siinä voi estää koko ihmisen, sammuttaa tietoisuuden. Onko mahdollista luoda "proteesi" vaurioituneille aivoille? Nykyaikainen lääketiede ei vielä kykene sellaiseen tehtävään, mutta tutkijat yrittävät jo tehdä jotain tähän suuntaan.
Keinotekoinen muisti
Osa aivoista, nimeltään hippokampuksella, hallitsee muistojamme. Jos se on vaurioitunut, henkilö ei pysty muistamaan tietoja pitkään aikaan. Hippokampusta uhkaavat paitsi vammat, myös erilaiset neurologiset häiriöt, esimerkiksi epilepsia, masennus, Alzheimerin tauti.
Vuodesta 2012 lähtien Theodore Bergerin johtama ryhmä amerikkalaisia tutkijoita on kehittänyt laitetta, joka korvaa hippokampuksen vaurioituneen osan. Se on siru, jossa on kaksi elektrodisarjaa ja joka tallentaa lyhytaikaisia muistoja. Ensimmäistä elektrodijoukkoa käyttämällä hippokampuksen sähköiset impulssit lähetetään sirulle ja sieltä tietokoneelle. Hän muuntaa tiedot pitkäaikaisiksi muistoiksi ja lähettää ne toiseen elektrodisarjaan, joka on istutettu hippokampuksen terveeseen osaan.
Keinotekoinen hippokampus testattiin rotilla. Eläimille injektoitiin ainetta, joka hajottaa pitkäaikaisen muistin, sitten siru liitettiin ja niiden kyky muistaa tietoa testattiin. Implanttien on osoitettu olevan tehokkaita. Berger-ryhmän mukaan vastaavia kokeita tehtiin apinoilla ja jopa epilepsiapotilailla. Ihmisen aivoissa on tietysti liian paljon neuroneja ja niiden välisiä yhteyksiä, joten on liian aikaista puhua ihmisten hoidosta. Siitä huolimatta tutkijat aikovat tuoda implantin markkinoille, jolle he loivat startup-ytimen, jota johti Berger.
Pelastuskori
Mainosvideo:
Loukkaantumisten ja sairauksien vuoksi hermostoverkkojen yhteydet katkeavat ja toiminnot, joita vaurioituneet aivoosat suorittavat, menetetään. Joissakin tapauksissa elin pystyy palauttamaan yhteydet hermosolujen välillä yksinään, se tarvitsee vain kehyksen, jolla uudet kudokset kasvavat.
Luonnollinen tuki kehon kudosten kasvulle on solunulkoinen matriisi. Se toimii myös esteenä solujen ja veren välillä, varastoi siihen sisältyvien solujen tuottamia biologisesti aktiivisia molekyylejä, tarjoaa ravinteiden ja hapen virtauksen soluihin ja poistaa jätteet. Ekstrasellulaarisen matriisin toiminnan epäonnistuminen johtaa neurodegeneratiivisiin sairauksiin, kuten Alzheimerin ja Parkinsonin tauteihin, sekä erilaisiin dementian muotoihin. Uusi kehys voisi lievittää potilaan tilaa ja jopa parantaa hänet.
IM Sechenov -nimisen Moskovan ensimmäisen lääketieteellisen yliopiston lääkärit ja Lasten terveyden kansallisen lääketieteellisen tutkimuskeskuksen lääkärit yhdessä fysiikan kanssa liittovaltion tutkimuskeskuksen "Kristallografia ja fotoniikka" fotoniikkatekniikan instituutista tekivät proteesin aivojen solunulkoiselle matriisille. Hanketta tuki Venäjän tiedesäätiö.
”Tutkimusjaksomme on omistettu kolmiulotteisten keinotekoisten materiaalien, polymeereistä tehdyn solunulkoisen matriisin analogien, kehittämiselle. Ne toistavat aivojen mekaaniset ominaisuudet, tukevat solujen kasvua ja jakautumista. Luodut rakenteet kykenevät jäljittelemään hermostokudoksen menetettyä solujenvälistä matriisia ja edistämään sen palauttamista”, sanoo Petr Timashev, fotoniikkatekniikan instituutin johtava tutkija, Moskovan valtion palkinnonsaajan I. M. Sechenoville nimitetyn Moskovan valtion lääketieteellisen yliopiston regeneratiivisen lääketieteen instituutin johtaja.
Siirrolle tehdään jo kliinisiä kokeita laboratorioeläimillä. Tutkijat ottivat hiiren aivokudoksen ja siirsivät sen polymeerimatriisiin, joka jäljittelee solunulkoista matriisia. Kun kudokset kasvoivat matriisilla, tutkijat vakuuttivat, että neuronit vaihtavat sähkökemiallisia impulsseja. Eli kudoksissa olevat välittäjät - aineet, jotka välittävät sähkökemiallisia impulsseja neuronien välillä - suorittavat onnistuneesti tehtävänsä.
Näin hiiren hippokampuksen solut, jotka on siirretty polymeerimatriisiin, näyttävät kymmenentenä kehityspäivänä / ensimmäisen Moskovan valtion lääketieteellisen yliopiston nimeltään Regeneratiivisen lääketieteen instituutti NIITÄ. Sechenova, Fotonisen tekniikan instituutti, Tutkimuskeskuksen kristallografia ja fotoniikka, Venäjän tiedeakatemia, Petr Timashev.
Nyt kehitystyön kirjoittajat aikovat arvioida, kuinka "proteesi" imeytyy elävän organismin sisään kudosten kasvaessa ja rakentuessa uudelleen. Lisäksi biologien on tutkittava ympäröivien kudosten reaktio implantoitaviin rakenteisiin ja estettävä matriksin hylkääminen.
Keinotekoinen solunulkoinen matriisi on hyödyllinen paitsi aivoille, myös palauttamaan tuki- ja liikuntaelimistön kudosten, epiteelivuoran, esimerkiksi virtsaputken, maha-suolikanavan, samoin kuin ihovaurioiden eheyden. Rekonstruktiiviseen leikkaukseen tiedemiehet kehittävät analogia luukudokselle, verisuoniproteeseille ja levyille, jotka perustuvat solunulkoiseen matriisiin.