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L'elettronica della maglia ha potuto rendere a stimolo del cervello la nuova norma terapeutica

Gli elettrodi impiantabili del cervello sono stati intorno per un po 'di tempo ora, sia per la diagnostica che il trattamento dei termini neuropsichiatrici come la malattia del Parkinson. Tuttavia, una limitazione delle sonde convenzionali è la loro dimensione e rigidità, confrontate alla consistenza molle e gelatinosa del cervello.

Una nuova pubblicazione offre una soluzione rivoluzionaria: ingrani l'elettronica, che permette l'elettronica personale che imita la forma, la dimensione e la tessitura del neurone, da creare per tutto il disordine in relazione con il cervello.

Un elettrodo profondo tradizionale di stimolo del cervello (comitato superiore) provoca una risposta immunitaria nel cervello mentre un
Un elettrodo profondo tradizionale di stimolo del cervello (comitato superiore) provoca una risposta immunitaria nel cervello mentre un'interfaccia elettronica della maglia (comitato inferiore) non fa. La dimensione e la rigidità dell'elettrodo di DBS provocano l'infiammazione cronica che causa lo sfregio glial fra il tessuto cerebrale e l'elettrodo, degradanti l'interfaccia neurale. L'elettronica della maglia elude la risposta immunitaria dovuto le funzionalità cellulari e sottocellulari e la rigidezza di flessione che somigliano al cervello stesso. Cortesia di immagine di Shaun Patel e di Charles Lieber

Perché gli elettrodi impiantabili sono necessari?

Tutti i neuroscenziati acconsentono che le fondamenta di cognizione sono il cervello, compreso il pensiero, le emozioni, la memoria, il giudizio ed il processo decisionale. Lo stesso si applica a tutti i tipi di disordini del cervello, secondo il ricercatore Shaun Patel. Patel è stato interessato in materia dopo la testimonianza dell'impulso di 500 spettrografie di massa dell'elettricità che conferisce un rischio-acquirente impulsivo con la capacità momentanea di operare una scelta più sicura, senza anche sapere ha accaduto. L'alterazione di pensiero conoscitivo, cioè accaduta sotto il livello di coscienza.

Tuttavia, è difficile affinchè gli scienziati rintracci i comportamenti ai neuroni specifici o aree del cervello che sono disfunzionali, sebbene questo potrebbe contribuire a scoprire dove le malattie quali dipendenza, Alzheimer o la malattia del Parkinson nascono. La terapia per queste circostanze corrente è limitata alle droghe ed allo stimolo elettrico tramite elettrodi impiantabili.

Il trattamento medico è principalmente con le droghe neuroattive come L-dopa nella malattia del Parkinson, che ancora i movimenti frementi che rendono gli atti volontari così difficili. Tuttavia, l'fuori obiettivo o l'inibizione non selettiva di atti del L-dopa causa severo e perfino gli effetti secondari inaccettabili, sui vari sistemi dell'organismo, compreso la nausea, la depressione o l'aritmia.

L'errore del trattamento della droga è un'indicazione affinchè l'impianto dell'elettrodo fornisca lo stimolo profondo del cervello (DBS). Questi funzionano inviando gli impulsi automatizzati di energia elettrica agli innesti accoppiati, ciascuna circa la dimensione di una matita, che è enorme riguardo al cervello. Questi elettrodi approvati dalla FDA devono essere impiantati mentre il paziente può sveglio e guidare i chirurghi durante la loro calibratura dell'intensità corrente richiesta che fermerà i tremiti.

Descrivendo l'effetto di DBS, meraviglie di Charles M. Lieber del ricercatore, “quasi immediatamente, potete vedere la persona riacquistare il controllo dei loro arti.„ Tuttavia, questi elettrodi non sono abbastanza infallibili neanche, causando lo stimolo involontario di altre aree del cervello a volte, che causa gli effetti contrari preoccupanti quali gli impedimenti di discorso. Appena come Male, il cervello ha un attivo e un sistema immunitario vigilante composti di celle neuroglial, che finalmente interrompe il funzionamento efficiente dell'elettrodo soffocandolo in una copertura glial protettiva. Ciò può anche svilupparsi meccanicamente così grande quanto all'influenza o persino uccidere i neuroni vicini. La durata di unità limitata causata tramite il servizio continuo inutile e la mancanza di feedback che ostacola il risparmio di temi operativo, sono altre limitazioni. Mentre molti di questi stanno sormontandi determinato, l'interfaccia neurale rigida ed imprecisa è una restrizione di base su ulteriore progresso.

Elettrodi rigidi impiantabili contro elettronica della maglia

La rigidità aumentata anche delle sonde convenzionali più molli causa parecchi problemi: l'infiammazione cronica e la rigidezza di sfregio e mal adattata che piombo relativamente rapidamente ad un movimento della sonda ed al neurone a partire da a vicenda ed ostacola tenere la carreggiata dello stesso neurone o circuito; e la sonda solida si trova difficile sulla superficie abbastanza diversamente a forma di del cervello. Questa differenza topologica spinge i neuroni a partire dal loro posto legittimo, mentre però impedendo la riparazione delle connessioni sinaptiche rotte e bloccando la libera circolazione dei prodotti chimici nell'ambiente del cervello.

mimo (rosso) del tipo di neurone di elettronica la forma, la dimensione e la flessibilità dei neuroni (verde), permettendo loro di mantenere simbiosi con il tessuto cerebrale indigeno (credito: Xiao Yang, laboratorio di Lieber)
mimo (rosso) del tipo di neurone di elettronica la forma, la dimensione e la flessibilità dei neuroni (verde), permettendo loro di mantenere simbiosi con il tessuto cerebrale indigeno (credito: Xiao Yang, laboratorio di Lieber)

Ciò è dove Lieber ha fatto una differenza enorme con elettronica ultra-flessibile della maglia, che promettono di consegnare che cosa chiama “precisione medicina elettronica„. Questi appena attivano una risposta immunitaria, ma rimangono molto vicini alle celle che sono intese per spiare sopra. Come tale, offrono un modo ottenere le informazioni affidabili sulla comunicazione fra i diversi neuroni o la sua ripartizione. Ciò ha potuto contribuire a delucidare l'interferenza fra i sottoinsiemi specifici dei neuroni. È necessario egualmente se qualsiasi grado di regolamento preciso deve essere raggiunto tramite circuiti di feedback, che richiede una trasmissione bidirezionale di informazioni tramite l'unità neurale. Tutto questo ha potuto produrre una mappa più accurata e più dettagliata dei circuiti del cervello. Ciò potrebbe potenzialmente aperto la porta al riuscito trattamento di tutto il disordine del cervello.

Inoltre, le griglie a maglie di Lieber hanno un vantaggio peculiare nella loro capacità di guidare i neuroni di sviluppo al giusto posto, quali le aree danneggiate come quanto segue un colpo. Potrebbero potenzialmente incoraggiare hanno diretto la migrazione di un neurone verso la ricostruzione ferita o hanno degenerato aree ed integrano queste celle nei giusti circuiti, facendo uso degli impulsi successivi differenziale modulati dell'elettricità.

Il rischio - ed il futuro

Lieber prevede altri avanzamenti strabiliante: gli elettrodi speciali potrebbero essere destinati per fornire il controllo preciso sopra gli arti prostetici o paralizzati e questo potrebbe servire da sostituto efficiente per le connessioni nocive del cervello come pure autocalibration del segnale basato su feedback in tensione. Dice, “se poteste realmente interagire in un modo preciso ed a lungo termine ed anche fornire informazioni di feedback, voi potrebbe realmente comunicare con il cervello allo stesso modo che il cervello sta comunicando all'interno di se stesso.„

Altri giocatori potenziali importanti in materia includono Neuralink dal muschio di Elon, che punta su assistere i pazienti paralizzati fornendo un'interfaccia del mente-computer in modo da possono utilizzare i loro computer; Facebook che sta esaminando texting via la rappresentazione di parola; e nocciolo da Brian Johnson, che è messo a fuoco sull'aumento delle abilità conoscitive. Lieber sottolinea che il suo desiderio è di aiutare la gente che è malata - e perfino di impedire il declino in relazione con l'invecchiamento nella memoria se possibile. Tuttavia, il controllo etico rigoroso è obbligatorio affinchè non tale potenza psicotropa è abusata di. Mentre i vantaggi sono ovvi, quale la gente d'aiuto sormonti la dipendenza o il disordine ossessivo, il lato negativo è ugualmente normale - i pensieri del paziente sono rivelati all'esame accurato, malgrado essere la fortezza più interna di una persona. Secondariamente, solleva il rischio di mettere la memoria, l'abilità di apprendimento ed altri tratti mentali desiderabili su sulla vendita, per la gente che vorrebbe aumentare la loro capacità del cervello.

Nel frattempo, gli scienziati come Lieber e Patel continuano a raffinare l'elettronica della maglia, aumentando il numero degli elettrodi che possono essere impiantati, progettante i sistemi di feedback in tensione per permettere alla ricalibratura continua e migliorante il trattamento dei dati voluminosi raccolti dagli elettrodi. Invitano un mescolamento delle discipline multiple per aiutare il neurotechnology di avanzamento al punto in cui viola il limite dell'interfaccia di commputer-mente. Patel dice, “la frontiera seguente è realmente la fusione della cognizione umana con i commputer.„

Il documento è stato pubblicato in biotecnologia della natura del giornale il 2 settembre 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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