خانه / پروتز اعصاب / ساخت نسل آینده الکترودها: پایش مغز با کاشتهای الکترونیکی-سیلیکونی قابل انعطاف و تجزیه پذیر

ساخت نسل آینده الکترودها: پایش مغز با کاشتهای الکترونیکی-سیلیکونی قابل انعطاف و تجزیه پذیر

litt_large

 

 

نوروسافاری| براساس یافته های تحقیقی که در مدرسه پزشکی دانشگاه پنسیلوانیا انجام شد، مشخص شد که استفاده از نوعی دستگاه قابل کاشت در مغز که با سرعت مشخصی در بافت مغزی حل شود، در مقایسه با الکترودهای استاندارد فعلی آسیب کمتری را به بافت مغزی وارد خواهد کرد. نتایج این تحقیق که در  Nature Materials منتشر شده، نشان می دهد که فعالیت الکتریکی ثبت شده توسط این دستگاه از وضوح زمانی و مکانی بالایی برخوردار است و با متدهای موجود برابری کرده و حتی از آن ها پیشی می گیرد.

به گزارش نوروسافاری به نقل از وبسایت دانشگاه پنسیلوانیا، به گفته یکی از نویسندگان ارشد این تحقیق که عصب شناس، جراح اعصاب و مهندس زیستی دانشگاه پنسیلوانیا است، ” در حال حاضر دستگاه هایی که برای پایش وضعیت بیمار پس از عمل جراحی، در مغز او تعبیه می شوند پس از پایان کار باید مجدداً طی یک عمل جراحی دیگر از مغز خارج شوند. استفاده از تکنولوژی الکترونیکی- سیلیکونی قابل تجزیه، شانسی بی نظیر برای کاشت سیستم های پایش پیشرفته در مغز به دست می دهد که خطرات، هزینه ها و مشکلات ناشی از عمل جراحی خارج کردن دستگاه را کاهش می دهد.” 

وی این مطالعه را با کمک همکار باسابقه خود جان آ. روجر، دکترای علوم مواد از دانشگاه ایلینویز به انجام رساند. وی می افزاید “در این تحقیق موثر بودن این سیستم های پایشگر موقت و تجزیه شدنی که قادر هستند تا قبل از این که کاملاً تجزیه شوند، به طور پیوسته داده های [مغز] را در طول زمان مشخص مثلا چند روز تا چند ماه برای تیم مراقبت های پزشکی ارسال کنند، مورد بررسی قرار گرفت. “

این دستگاه از لایه های سیلیکون و مولیبدنوم [نوعی ماده معدنی که در بافت های بدن نیز وجود دارد و کمبود آن باعث بیماری هایی چون اختلالات دهان و دندان و لثه و سرطان مری می شود-مترجم] ساخته می شود که قادر به اندازه گیری خواص فیزیولوژیک مغز می باشد و البته با سرعت ثابتی که بر اساس ضخامت آن تعییین می شود، تجزیه می شود. برای مثال تیم تحقیقات از این دستگاه برای ثبت امواج مغزی موشهای صحرایی تحت بیهوشی و همچنین نوسانات ولتاژ بین نورون ها (EEG) و اسپایکهای القا شده حمله صرع در بافت زنده و سالم مغز استفاده کرد. در یک آزمایش جداگانه محققان موفق شدند با استفاده از آرایه پیچیده ای ساخته شده از این مواد، توانمندی های حسگری سبیل موش صحرایی را با رزولوشن بالایی به تصویر بکشند.

در این روش سیگنال های الکتروفیزیولوژیک از کاشتهایی که در سطح قشر مغز و در فضای داخلی بین پوست سر و جمجمه کاشته شده اند جمع آوری و ثبت می شوند. اندازه گیری های بلند مدت در بازه زمانی ۳۰ روزه انجام گرفتند در حالی که در تجربه های قبلی کارکرد دستگاه به مدت ۳ تا ۴ ساعت ثبت شده بود.

خصیصه های فیزیولوژی عصبی که به وسیله این دستگاه جدید قابل اندازه گیری هستند معمولا برای تشخیص و درمان بیماریهایی نظیر صرع، پارکینسون، افسردگی، دردهای مزمن و مشکلات سیستم عصبی محیطی [بخشی از شبکه عصبی که خارج از مغز و نخاع قرار دارد- مترجم] کاربرد دارند. به گفته Litt این اندازه گیری ها به ویژه برای نقشه برداری و پایش عملکرد مغز در طول مدت آماده سازی بیمار برای جراحی های عصبی و همچنین در طول جراحی، برای قرار دادن دستگاه در بدن بیماران (مثلا در بیماری پارکینسون) و همچنین راهنمایی جراحان در هنگام جراحی ساختارهای عصبی در هم تنیده و پیچیده اهمیت دارند.

سایر کاربردها شامل پایش و ثبت علائم فیزیولوژیک پس از عمل های با حداقل تخریب [عمل هایی که با هدف کاهش آسیب های ناشی از عمل جراحی به بدن، بدون شکافتن بدن و با استفاده از سوزن های بسیار نازک انجام می شوند. در این نوع از عمل جراحی از ابزارهای آندوسکوپی به عنوان دوربینی برای مشاهده وضعیت داخل بدن و راهنمای انجام عمل جراحی استفاده می شود – مترجم] برای قرار دادن ابزارهای پزشکی عروقی، قلبی، ارتوپدی، عصبی و …. در بدن می باشد. در حال حاضر پایش وضعیت سلامت بیمار پس از این عمل ها بر اساس آزمایش های کلینیکی یا رادیولوژی های دوره ای انجام می شود که آسیب زننده، گران و برای پایش های طولانی مدت و پیوسته مثلا برای چند روز یا چند ماه غیر کاربردی است.

بر اساس مطالعات مقایسه ای انجام شده، در پایان مطالعات مشخص شد که این سنسور جدید در زمینه هایی چون واکنشهای بافت، آن گونه که در نتایج پاتولوژی [آسیب شناسی، شاخه ای از علم پزشکی که در خصوص تاثیر بیماری ها و آسیب ها در سطح بافتی، سلولی و ملکولی بحث می کند -مترجم] بافت اندازه گیری شده است، و همچنین تکنیک های رنگ آمیزی ایمنی-سلولی به همان خوبی یا حتی بهتر از الکترودهای معمول مورد استفاده در کاربردهای کلینیکی عمل می کند.

تیم تحقیقاتی کاربردهای بسیار زیادی را برای این تکنولوژی جدید متصور است. به گفته Litt می توان این روش را برای مانیتور تشنج های بعد از عمل و فرآیند بهبودی مغز پس از عمل جراحی نیز به کارگرفت.

شواهد اخیر توصیه می کنند که پیش از انجام عمل جراحی درمانی برای صرع [عمل جراحی مغز که با هدف برداشتن، تحریک کردن یا قطع کردن ارتباط بخشی از مغز که منشاء تشنج است انجام می شود. این عمل برای افرادی مناسب است که منشاء بروز تشنج در مغز آن ها همواره محلی ثابت است و تغییر نمی کند-مترجم] یا کاشت دستگاه در مغز، باید تا سه ماه امواج الکتریک درون جمجمه ای ثبت شود و نیاز است که محل دقیق منشاء تشنج در مغز مشخص شود. این مدت زمان طولانی با رویکردهای فعلی بیمارستانی تا حد زیادی بازدارنده است.  ولی با استفاده از روش جدید به کارگیری الکترودهای قابل تجزیه، خطر و هزینه برداشتن الکترودهای کاشته شده در مغز حذف می شود.

این دستگاه ها همچنین می توانند توسط جراحان مغز و قلب برای کاربردهایی نظیر کلاف پیچی آنوریسم [تکنیکی که برای ترمیم آنوریسم عروقی از طریق جایگذاری یک وسیله فنری شکل در داخل رگ خونی انجام می گیرد. در آنوریسم عروقی دیواره سرخرگ در اثر ضعف آن بیرون زده و بزرگ می شود که با استفاده از این تکنیک از پاره گی سرخرگ جلوگیری می شود- مترجم]، جراحی استنت گذاری [استنت –به کسر الف و ت- یک لوله توری سیمی کوچک می باشد که سبب باز شدن سرخرگ شده و به شکل دائمی داخل آن باقی می ماند.  هنگامی که سرخرگ خون رسان به قلب در اثر تجمع رسوبات پلاک تنگ می شود، جریان خون عضله قلبی کاهش می یابد که نتیجه آن درد قفسه سینه  و در مواردی در صورت تشکیل لخته و قطع جریان خون به بخشی از قلب حمله قلبی است. بنابرین از استنت گذاری برای باز نگه داشتن سرخرگ قلبی و کاهش احتمال بروز حمله قلبی استفاده می شود. مترجم]، امبولیزاسیون [نوعی درمان که به منظور بندآوردن یا پیش گیری از خونریزی، از کار انداختن تومور یا یک ارگان از طریق مسدود کردن خونرسانی به آن انجام می شود. در این روش از طریق وارد کردن اجسامی به سیستم خونرسانی انجام می شود جریان خون یک ارگان یا ساختار را مسدود می کنند- مترجم] و عمل جراحی به روش آندوسکوپی  قابل استفاده اند. این دستگاه های جدید می توانند برای مانیتور ساختارهایی که در طول عمل جراحی آسیب پذیر شده اند  و آنقدر حساس هستند که نمی توان برای برداشتن دستگاه های کاشته شده در عمل اول آن ها را مجدداً جراحی کرد، استفاده شوند. در حال حاضر عملیات پایش با رویه های متعدد و از ناحیه ای دور از محل جراحی شده انجام می شود که نتایج آن ها متغیر است.

این تیم تحقیقاتی قصد دارد دستگاه های پیچیده تری توسعه دهد که علاوه بر ثبت علائم الکتریکی قادر به اندازه گیری جریان، فشار و سایر پارامترهای دیگر باشند و آن ها را ابتدا برروی مدل های حیوانی بیماری ها و سپس انسان آزمایش کند.

 

بیشتر بدانید:  شناسایی مبنایی جدید برای "اختلال کمبود توجه"

ترجمه و تلخیص: هیئت تحریریه نوروسافاری – میترا دهقان

 

لینگ گزارش پژوهشی در ژورنال Nature Materials:

Bioresorbable silicon electronics for transient spatiotemporal mapping of electrical activity from the cerebral cortex

لینک خبر اصلی در وبسایت دانشگاه پنسیلوانیا:

Next-Gen Electrodes: Proof-of-Concept Animal Study Shows that Flexible, Dissolvable Silicon Electronic Device Holds Promise for Brain Monitoring

همچنین ببینید

آسیب روانی در کودکی ادراک در بزرگسالی را تغییر می دهد

5.0 08 نوروسافاری | افراد با تجربه ی سوء رفتار در کودکی شان، بعد ها …

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *