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L'électronique de maille a pu effectuer à stimulation de cerveau la norme thérapeutique neuve

Les électrodes implantables de cerveau ont été autour pour un certain temps maintenant, pour diagnostiquer et traiter des conditions neuropsychiatriques comme la maladie de Parkinson. Cependant, une limitation des sondes conventionnelles est leur taille et rigidité, comparées à la régularité molle et gélatineuse du cerveau.

Un rapport de recherche neuf offre une solution révolutionnaire : maillez l'électronique, qui permet l'électronique personnalisée qui imitent la forme, la taille et la texture du neurone, à produire pour n'importe quel trouble lié au cerveau.

Une électrode profonde traditionnelle de stimulation de cerveau (première Commission) provoque une réaction immunitaire dans le cerveau alors qu
Une électrode profonde traditionnelle de stimulation de cerveau (première Commission) provoque une réaction immunitaire dans le cerveau alors qu'une surface adjacente électronique de maille (Commission inférieure) ne fait pas. La taille et la rigidité de l'électrode de DBS ont comme conséquence l'inflammation chronique entraînant le marquage glial entre le tissu cérébral et l'électrode, dégradant la surface adjacente neurale. L'électronique de maille éludent la réaction immunitaire due aux caractéristiques cellulaires et subcellulaires et à la rigidité à la flexion ressemblant au cerveau lui-même. Accueil d'image de Shaun Patel et de Charles Lieber

Pourquoi est-ce que des électrodes implantables sont nécessaires ?

Tous les neurologistes conviennent que la fondation de la cognition est le cerveau, y compris penser, émotions, mémoire, jugement et prise de décision. Le même s'applique à toutes sortes de troubles cérébraux, selon le chercheur Shaun Patel. Patel est devenu intéressé par cet inducteur après témoignage d'un pouls de 500 Mme de l'électricité s'entretenant un risque-preneur impulsif avec la capacité momentanée d'effectuer un choix plus sûr, sans savoir même il s'est produit. Le changement de penser cognitif, en d'autres termes, produit en dessous du niveau de la conscience.

Cependant, il est difficile que les scientifiques tracent des comportements aux neurones spécifiques ou les endroits de cerveau qui sont dysfonctionnels, bien que ceci pourrait aider à découvrir où les maladies telles que la dépendance, l'Alzheimer ou la maladie de Parkinson proviennent. Le traitement pour ces conditions est actuel limité aux médicaments et à l'électrostimulation par l'intermédiaire des électrodes implantables.

La demande de règlement médicale est en grande partie avec des médicaments neuroactifs comme la L-dopa dans la maladie de Parkinson, qui calme les mouvements tremblants qui rendent des actions volontaires si difficiles. Cependant, le hors circuit-objectif ou l'inhibition non sélective des actions de L-dopa entraîne sévère et même des effets secondaires inacceptables, sur les systèmes variés de fuselage, y compris la nausée, la dépression ou l'arythmie.

L'échec du traitement médicamenteux est un signe pour que l'implantation d'électrode fournisse la stimulation profonde de cerveau (DBS). Ceux-ci fonctionnent à côté d'envoyer des pouls robotisés de l'énergie électrique aux implants appareillés, chacune au sujet de la taille d'un crayon, qui est énorme en ce qui concerne le cerveau. Ces électrodes approuvées par le FDA doivent être implantées tandis que le patient peut éveillé et guider les chirurgiens pendant leur étalonnage de l'intensité actuelle priée qui arrêtera les tremblements.

Décrivant l'effet de DBS, des merveilles de Charles M. Lieber de chercheur, « presque immédiatement, vous pouvez voir la personne regagner le contrôle de leurs membres. » Cependant, ces électrodes ne sont pas tout à fait indéréglables non plus, entraînant la stimulation accidentelle d'autres endroits de cerveau parfois, qui entraîne des effets inverses perturbateurs tels que des entraves de la parole. Juste comme le mauvais, le cerveau a un système immunitaire actif et vigilant composé de cellules neuroglial, qui perturbe éventuellement le fonctionnement efficace de l'électrode en l'étouffant dans un revêtement glial protecteur. Ceci peut également se développer si grand pour mécaniquement l'affect ou même détruire les neurones voisins. La durée limitée de dispositif provoquée par le fonctionnement continu inutile, et le manque de contrôle par retour de l'information qui entrave le rendement de fonctionnement, sont d'autres limitations. Tandis qu'on de ces derniers sont individuellement surmontés, la surface adjacente neurale rigide et imprécise est une restriction fondamentale davantage à de progrès.

Électrodes rigides implantables contre l'électronique de maille

La plus grande rigidité même des sondes conventionnelles les plus molles pose plusieurs problèmes : l'inflammation chronique et la dureté de marquage et mauvaise qui mène à un mouvement de la sonde et au neurone à partir de l'un l'autre relativement rapidement, et gêne le rail du même neurone ou circuit ; et la sonde solide se trouve avec difficulté sur la surface très différemment formée de cerveau. Cette différence topologique pousse des neurones à partir de leur place légitime, tout en également évitant le réglage des liens synaptiques cassés et bloquant la libre circulation des produits chimiques dans l'environnement de cerveau.

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imitateur (rouge) comme un neurone de l'électronique la forme, la taille, et la souplesse des neurones (vert), leur permettant de mettre à jour la symbiose avec le tissu cérébral indigène (crédit : Xiao Yang, laboratoire de Lieber)

C'est où Lieber a effectué une différence énorme avec l'électronique ultra-flexible de maille, qui promettent de livrer ce qu'il appelle « précision médicament électronique ». Ceux-ci activent à peine une réaction immunitaire, mais restent très proches des cellules qu'ils se destinent pour remarquer en circuit. En soi, ils offrent une voie d'obtenir l'information fiable sur la transmission entre différents neurones ou sa perte. Ceci a pu aider à élucider l'interférence entre les sous-ensembles spécifiques de neurones. Il est également nécessaire si n'importe quel degré de règlement précis doit être réalisé par l'intermédiaire des circuits de contrôle par retour de l'information, qui exige une transmission bilatérale d'information par le dispositif neural. Tout ceci a pu produire un plan plus précis et plus détaillé des circuits de cerveau. Ceci pourrait potentiellement ouvert la trappe de traitement réussi de n'importe quel trouble cérébral.

D'ailleurs, les électrodes de la maille de Lieber ont un avantage particulier dans leur capacité de guider les neurones se développants à la bonne place, telle que des endroits blessés en tant que suivre une rappe. Ils pourraient potentiellement encourager ont dirigé le transfert neuronal pour reconstruire des endroits blessés ou dégénérés, et intègrent ces cellules dans les bons circuits, utilisant des pouls successifs différentiel modulés de l'électricité.

Le risque - et le contrat à terme

Lieber envisage d'autres avances hallucinogènes : des électrodes spéciales pourraient être conçues pour fournir le contrôle précis des membres prothétiques ou paralysés, et ceci pourrait servir de substitut efficace pour les liens endommagés de cerveau, ainsi que d'autocalibration du signe basé sur le contrôle par retour de l'information sous tension. Il dit, « si vous pourriez réellement agir l'un sur l'autre d'une voie précise et à long terme et également fournir des informations de contrôle par retour de l'information, vous pourrait réellement communiquer avec le cerveau de la même manière que le cerveau communique dans lui-même. »

D'autres lecteurs potentiels importants dans ce domaine incluent Neuralink du musc d'Elon, qui vise à aider les patients paralysés en fournissant une surface adjacente d'esprit-ordinateur ainsi ils peuvent utiliser leurs ordinateurs ; Facebook qui regarde le service de mini-messages par l'intermédiaire de la représentation de mot ; et noyau de Brian Johnson, qui est concentré sur des capacités cognitives croissantes. Lieber met l'accent sur que son désir soit d'aider les gens qui sont malades - et d'éviter même le déclin lié au vieillissement dans la mémoire si possible. Cependant, le contrôle éthique strict est obligatoire de peur qu'un tel pouvoir psychotrope soit maltraité. Tandis que les avantages sont évidents, comme les gens de aide surmontez la dépendance ou le trouble obsessionnel, le du côté incliné est également ordinaire - les pensées du patient sont ouvertes étendu d'examen minutieux, en dépit d'être la forteresse à l'intérieur d'une personne. Deuxièmement, elle soulève le risque de mettre la mémoire, la capacité apprenante et d'autres traits mentaux désirables en vente, pour les gens qui voudraient renforcer leur potentiel de cerveau.

En attendant, les scientifiques comme Lieber et Patel continuent à raffiner l'électronique de maille, en augmentant le nombre d'électrodes qui peuvent être implantées, concevant les systèmes de contrôle par retour de l'information sous tension pour activer le recalibrage continu, et améliorant le traitement des caractéristiques volumineuses rassemblées par les électrodes. Ils demandent un mélange des disciplines multiples pour aider le neurotechnology anticipé à la remarque où il franchit la limite de la surface adjacente de machine-esprit. Patel dit, « la prochaine frontière est réellement le fusionnement de la cognition humaine avec des machines. »

Le papier était publié en biotechnologie de nature de tourillon le 2 septembre 2019.

Journal reference:

Precision electronic medicine in the brain. Shaun R. Patel and Charles M. Lieber. Nature Biotechnology, September 2019, Vol 37, 1007–1012. https://doi.org/10.1038/s41587-019-0234-8. https://www.nature.com/articles/s41587-019-0234-8

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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