Smadzenes ir vissarežģītākais un sliktāk izpētītais orgāns. Mazākais pārkāpums tajā var atslēgt visu cilvēku, izslēgt samaņu. Vai ir iespējams izveidot "protēzi" bojātām smadzenēm? Mūsdienu medicīna vēl nav spējīga veikt šādu uzdevumu, taču zinātnieki jau mēģina kaut ko darīt šajā virzienā.
Mākslīgā atmiņa
Smadzeņu daļa, ko sauc par hipokampu, kontrolē mūsu atmiņas. Ja tas ir bojāts, tad persona ilgstoši nespēj iegaumēt informāciju. Hipokampu apdraud ne tikai ievainojumi, bet arī dažādi neiroloģiski traucējumi, piemēram, epilepsija, depresija, Alcheimera slimība.
Kopš 2012. gada Teodora Bergera vadītā amerikāņu zinātnieku grupa izstrādā ierīci, kas aizvieto bojāto hipokampu daļu. Tā ir mikroshēma ar diviem elektrodu komplektiem, kas reģistrē īslaicīgas atmiņas. Izmantojot pirmo elektrodu komplektu, elektriskie impulsi no hipokampiem tiek nosūtīti uz mikroshēmu, un no turienes tiek nosūtīti uz datoru. Viņš pārveido datus ilgtermiņa atmiņās un nosūta uz otro elektrodu komplektu, kas implantēts veselīgā hipokampas daļā.
Mākslīgais hipokampuss tika pārbaudīts žurkām. Dzīvniekiem tika injicēta viela, kas traucē ilgstošu atmiņu, pēc tam tika pievienota mikroshēma un pārbaudīta viņu spēja iegaumēt informāciju. Ir pierādīts, ka implanti ir efektīvi. Pēc Bergera grupas domām, līdzīgi eksperimenti tika veikti ar pērtiķiem un pat ar epilepsijas slimniekiem. Protams, cilvēka smadzenēs ir pārāk daudz neironu un savienojumu starp tiem, tāpēc ir pāragri runāt par attieksmi pret cilvēkiem. Neskatoties uz to, zinātnieki plāno laist tirgū implantu, par kuru viņi izveidoja starta kodolu, kuru vadīja Bergers.
Glābšanas būris
Reklāmas video:
Traumu un slimību dēļ tiek pārtraukti savienojumi neironu tīklos un tiek zaudētas funkcijas, kuras tika veiktas bojātajām smadzeņu daļām. Dažos gadījumos ķermenis pats par sevi spēj atjaunot savienojumus starp neironiem, tam ir nepieciešama tikai sistēma, kurā augs jauni audi.
Dabiskās sastatnes audu augšanai organismā ir ārpusšūnu matrica. Tas darbojas arī kā barjera starp šūnām un asinīm, uzglabā bioloģiski aktīvās molekulas, kuras ražo tajās esošās šūnas, nodrošina barības vielu un skābekļa pieplūdumu šūnām un noņem atkritumu produktus. Ārpusšūnu matricas funkcionēšanas traucējumi izraisa neirodeģeneratīvas slimības, piemēram, Alcheimera un Parkinsona slimības, un dažādas demences formas. Jaunā sistēma varētu atvieglot pacienta stāvokli un pat viņu izārstēt.
IM Sečenova vārdā nosauktā Pirmās Maskavas Valsts medicīnas universitātes ārsti un Bērnu veselības Nacionālais medicīnas pētījumu centrs kopā ar fiziķiem no Federālā pētījumu centra "Kristalogrāfija un fotonika" Fotonisko tehnoloģiju institūta nolēma izveidot smadzenes ārpusšūnu matricas protēzes. Projektu atbalstīja Krievijas Zinātnes fonds.
“Mūsu pētījumu cikls ir veltīts trīsdimensiju mākslīgo materiālu, ārpusšūnu matricas analogu, kas izgatavoti no polimēriem, izstrādei. Viņi atkārto smadzeņu mehāniskās īpašības, atbalsta šūnu augšanu un dalīšanos. Izveidotās struktūras spēs atdarināt zaudēto nervu audu starpšūnu matricu un dot ieguldījumu to atjaunošanā,”stāsta Petrs Timaševs, Fotonisko tehnoloģiju institūta vadošais pētnieks, Maskavas Pirmās Maskavas Valsts medicīnas universitātes Reģeneratīvās medicīnas institūta direktors, kurš nosaukts pēc IM Sečenova, Maskavas valdības balvas laureāta.
Ar transplantātu jau tiek veikti klīniskie izmēģinājumi ar laboratorijas dzīvniekiem. Zinātnieki paņēma smadzeņu audus no peles un pārstādīja tos uz polimēru matricu, kas atdarina ārpusšūnu matricu. Kad audi izauga uz matricas, pētnieki pārliecinājās, ka neironi apmainās ar elektroķīmiskajiem impulsiem. Tas ir, audos esošie neirotransmiteri - vielas, kas pārraida elektroķīmiskos impulsus starp neironiem - veiksmīgi pilda savu funkciju.
Tā izskatās uz polimēru matricu pārstādītās peļu hipokampu šūnas 10. attīstības dienā / Pirmās Maskavas Valsts medicīnas universitātes Reģeneratīvās medicīnas institūts TIEM. Sečenova, Kronogrāfijas un fotonikas pētījumu centra Fotonisko tehnoloģiju institūts, Krievijas Zinātņu akadēmija, Petrs Timaševs.
Tagad attīstības autori plāno novērtēt, kā "protēze" tiek absorbēta dzīvā organismā, kad audi ir izauguši un pārbūvēti. Turklāt biologiem būs jāizpēta apkārtējo audu reakcija uz implantējamām struktūrām un jānovērš matricas atgrūšana.
Mākslīgā ārpusšūnu matrica ir noderīga ne tikai smadzenēm, bet arī muskuļu un skeleta sistēmas audu, epitēlija oderes integritātes atjaunošanai, piemēram, urīnizvadkanālā, kuņģa-zarnu traktā, kā arī ādas bojājumiem. Atjaunojošās operācijas laikā zinātnieki izstrādā kaulu audu, asinsvadu protēžu, plākšņu analogus, pamatojoties uz ārpusšūnu matricu.