Implanty, które zawierają układ elektrod wielostykowych zdolnych do zastąpienia pewnych funkcji nerwowych w ludzkim ciele wchodzą w skład tzw. neuroprotetyki. Technologia ta może zdziałać cuda dla osób, które zostały sparaliżowane. Jest też w stanie przywrócić zmysł dotyku u osób po amputacji a nawet wyciszayć aktywność nerwową u ludzi cierpiących z powodu przewlekłego bólu.
Stymulacja nerwów we właściwym miejscu i we właściwym czasie jest niezbędna do wdrożenia skutecznych terapii. Jednak wyzwaniem pozostaje precyzyjne rejestrowanie aktywności nerwowej przez implanty. Sandra Gribi, doktorantka w Katedrze Fundacji Bertarellego w Neuroprosthetic Technology twierdzi, że nasz mózg wysyła i odbiera miliony impulsów nerwowych, podczas gdy pacjenci otrzymują zaledwie ok. 12 elektrod.
Naukowcy z laboratorium prowadzonego przez dr Stéphanie Lacour, profesora w Szkole Inżynieryjnej EPFL, opracowali platformę zwaną Nerve-on-a-Chip, która może stymulować włókna nerwowe. Naukowcy przetestowali ją na eksplantowanych włóknach nerwowych z rdzenia kręgowego szczura, testując różne strategie stymulowania aktywności neuronów. Tym, co naprawdę wyróżnią Nerve-on-a-Chip jest fakt, że może ona rejestrować aktywność pojedynczych komórek nerwowych.
Naukowcy wykorzystali swoją platformę do przetestowania fototermicznej metody hamowania aktywności neuronów. Osadzili fototermiczny półprzewodnikowy polimer, nazwany P3HT: PCBM, na niektórych elektrodach chipu. Polimer nagrzewa się pod wpływem światła, a czułe elektrody pozwoliły zmierzyć różnicę w aktywności pomiędzy różnymi eksplantowanymi włóknami nerwowymi.
Badacze wykorzystali również swoją platformę do poprawy położenia elektrod rejestrujących, aby opracować implant, który może zregenerować nerwy obwodowe. Będą oni teraz w stanie obliczyć prędkość i kierunek propagacji impulsu nerwowego. Tym samym mogą określić, czy dany impuls pochodzi z nerwu czuciowego czy ruchowego.
[Źródło: engineering.com; grafika: Florent-Valéry Cohen]
Czytaj też: Nowa metoda leczenia paraliżu przywraca zdolność chodzenia w rekordowym czasie
