Bioaktive Beschichtung Um " Camouflage" Neutralelektroden könnte helfen rehabilitieren Long-Term Gehirnfunktion

Gehirn-Computer- Schnittstellen sind an vorderster Front für die Behandlung von neurologischen und psychischen Störungen, wie Parkinson , Epilepsie und Depression . Einer der vielversprechendsten Voraus ist tiefen Hirnstimulation ( DBS ) - ein Verfahren, bei dem ein Silizium-Chip unter der Haut implantiert ausstößt Hochfrequenzströme , die an das Gehirn implantierte Elektroden zu übertragen und zu empfangen , die Signale übertragen werden. Diese Technologien erfordern eine nahtlose Interaktion zwischen dem Gehirn und der Hardware.

Aber es gibt einen Haken . Als Fremdkörper durch das Immunsystem erkannt , das Gehirn greift die Elektroden und bildet eine Barriere , um das Gehirngewebe , wodurch es unmöglich wird , die Elektroden mit der Hirnaktivität zu kommunizieren. Während also die erste Implantation können die Symptome zu verringern, nach wenigen Jahren oder gar Monaten , die Wirksamkeit dieser Therapie beginnt zu schwinden .

Jetzt Aryeh Taub der School of Psychological Sciences der Universität Tel Aviv , zusammen mit Prof. Matti Mintz , Roni Hogri und Ari Magal von TAU School of Psychological Sciences und Prof. Yosi Shacham-Diamand von TAU School of Electrical Engineering , hat eine bioaktive Beschichtung entwickelt, die nicht nur " tarnt " die Elektroden im Hirngewebe , sondern auch aktiv unterdrückt das Gehirn die Immunantwort. Durch die Verwendung eines Proteins namens ein " Interleukin (IL) -1 -Rezeptor-Antagonist " die Beschichtung der Elektroden ist die multidisziplinäre Forscherteam eine mögliche Auflösung , ein Verfahren zum kurzfristige Entlastung in eine langfristige Lösung gefunden drehen . Diese Entwicklung wurde in der berichtet Journal of Biomedical Materials Research .

Begrenzen der Immunantwort

Um die Erstellung der Barriere zwischen dem Gewebe und der Elektrode zu überwinden, versuchten die Forscher , ein Verfahren zur Platzierung der Elektroden im Hirngewebe beim Verstecken die Elektrode von der Immunabwehr des Gehirns zu entwickeln. Vorherige Forschungsgruppen haben die Elektroden mit verschiedenen Proteinen beschichtet , sagt Taub , aber der TAU -Team beschlossen, einen anderen Weg , indem ein Protein, das im Gehirn selbst aktiv ist, wodurch die Immunreaktion gegen den Elektroden unterdrückt werden.

Im Gehirn ist die IL-1 -Rezeptor-Antagonist für die Aufrechterhaltung der physikalischen Stabilität durch Lokalisierung Hirnschäden , erklärt Taub. Zum Beispiel, wenn eine Person auf den Kopf getroffen , dieses Protein funktioniert, um Narbenbildung in bestimmten Bereichen statt zuzulassen globales Gehirn Narbenbildung zu schaffen. Mit anderen Worten stoppt das Immunsystem überreagiert . Das Team der Beschichtung , der Erste, der von diesem bestimmten Protein entwickelt, integriert nicht nur die Elektroden in das Hirngewebe , sondern ermöglicht es ihnen , um zur normalen Funktionsweise des Gehirns bei.

In präklinischen Studien mit Tiermodellen , die Forscher fanden heraus , dass ihre beschichteten Elektroden besser als sowohl unbeschichteten und " naiv Protein" beschichteten Elektroden , die bisher untersucht worden war. Messen der Anzahl der beschädigten Zellen an der Stelle der Implantation , Forscher fanden keinen offensichtlichen Unterschied zwischen der Stelle der Elektrodenimplantation von gesundem Hirngewebeanderswo sagt Taub. Außerdem gibt es Hinweise darauf , dass die beschichteten Elektroden in der Lage, über lange Zeiträume hinweg zu funktionieren, eine stabilere und Langzeitbehandlungsoption.

Die Wiederherstellung der Gehirnfunktion

Rund 30.000 Menschen weltweit sind zur Zeit als die tiefe Hirnstimulation (DBS) zu neurologischen oder psychischen Erkrankungen zu behandeln. Und DBS ist nur der Anfang . Taub der Ansicht, dass in der Zukunft , eine Schnittstelle mit der Fähigkeit, Verhaltensstörungen oder motorischen Funktion verloren wegen Gewebeschäden erreichbar Wiederherstellung - vor allem mit Hilfe des neuen Elektrodenbeschichtung .

"Wir duplizieren die Funktion von Hirngewebe auf einem Silizium-Chip und überträgt es zurück an das Gehirn ", sagt Taub und erklärt, dass die Elektroden holen Gehirnwellen und übertragen diese direkt auf den Chip . " Der Chip führt dann die Berechnung , die im geschädigten Gewebe getan worden sein würde , und leitet die Informationen zurück in das Gehirn - Aufforderung Funktionen , die sonst verloren gegangen wären. "