Изследователи разработиха нов зрителен имплант, включващ електроди, малки колкото един неврон. Тази усъвършенствана технология, проектирана да взаимодейства директно със зрителния кортекс, може значително да подобри зрителното възприятие при незрящи хора. Чрез използването на уникална комбинация от некорозивни материали, имплантът остава стабилен и функционален в тялото за продължителен период. Проучването бележи значителна стъпка към по-устойчиво възстановяване на зрението.
Ключови факти:
1. Свръхмалки електроди: Електродите на импланта са с размер на един неврон, което позволява по-висока разделителна способност при електрическата стимулация на мозъка.
2. Иновация на материала: Имплантът използва проводящ полимер, който предотвратява корозия, осигурявайки дълготрайност и функционалност във влажната среда на човешкото тяло.
3. Обещаващи предклинични резултати: Първоначалните тестове при мишки показват, че имплантът може ефективно да стимулира зрителното възприятие с минимален ток и да поддържа своята функционалност през целия живот на гризачите.
Група изследователи от Технологичния университет Чалмърс в Швеция, Университета на Фрайбург и Холандския институт по невронауки създадоха изключително малък имплант с електроди с размерите на един неврон, който може да остане непокътнат в тялото дълго във времето – уникална комбинация, която дава надежда за бъдещите зрителни импланти за незрящи.
Често, когато човек е сляп, част от окото е увредено, но зрителната кора в мозъка все още функционира и чака информация. Когато се обмисля мозъчна стимулация за възстановяване на зрението, трябва да има хиляди електроди, влизащи в импланта, за да се създаде достатъчно информация за околната среда. Чрез изпращане на електрически импулси с помощта на имплант към зрителната кора на мозъка може да се създаде изображение, като всеки електрод ще представлява един пиксел. „Това изображение няма да е реалният свят, тъй като човек с пълно зрение вижда много повече. Изображението, създадено с електрически импулси, би представлявало тъмно пространство със светли петна, които ще светят в зависимост от информацията, която се подава.
„Колкото повече електроди се поставят в импланта, толкова по-добро ще бъде изображението“, казва Мария Асплунд, която ръководи частта за технологично развитие на проекта и е професор по биоелектроника в Технологичния университет Чалмърс в Швеция.“
Зрителният имплант, създаден в това изследване, може да се опише като „нишка“ с много електроди, поставени в редица, един след друг. В дългосрочен план ще трябват няколко нишки с хиляди електроди, свързани към всяка от тях, а резултатите от това проучване са ключова стъпка към такъв имплант.
Бъдещето на зрителните импланти
Електрически имплант за подобряване на зрението при хора със слепота не е нова концепция. Технологията за имплантиране, която се проучва при хора, е от 90-те години на миналия век и има няколко фактора, които трябва да бъдат подобрени, например обемистият размер, белези в мозъка поради големия размер, материали, които корозират с времето и материали, които са прекалено твърди.
Създавайки наистина малък електрод с размерите на един неврон, изследователите имат потенциала да монтират много електроди върху един имплант и да изградят по-детайлно изображение за потребителя. Уникалната комбинация от гъвкави, некорозивни материали прави това решение, дългосрочно за зрителните импланти.
„Миниатюризацията на компонентите на зрителните импланти е от съществено значение. Особено електродите, тъй като те трябва да са достатъчно малки, за да могат да разрешават стимулацията на голям брой точки в „мозъчните визуални зони“.
„Основният изследователски въпрос за екипа беше „можем ли да монтираме толкова много електроди върху имплант с материалите, с които разполагаме, и да го направим достатъчно малък и също така ефективен?“ и отговорът от това проучване беше – да“, казва професор Асплунд.“
Колкото по-малък е размерът, толкова по-слаба е корозията
Създаването на електрически имплант в такъв малък мащаб идва със своите предизвикателства, особено в трудна среда, като човешкото тяло. Основната пречка не е електродите да бъдат малки, а такива малки електроди да издържат дълго време във влажна среда.
Корозията на металите в хирургическите импланти е огромен проблем и тъй като металът е функционалната част, както и корозиращата част, количеството метал е ключово. Електрическият имплант, който Асплунд и нейният екип са създали, е с размери от 40 микрометра широки и 10 микрометра дебели, като металните части са с дебелина само няколкостотин нанометра. И тъй като има толкова малко метал в супер малкия зрителен електрод, той изобщо не може да си „позволи“ да корозира, в противен случай ще спре да работи. В миналото този проблем не беше възможно да се реши. Но сега изследователският екип е създал уникална комбинация от материали, наслоени заедно, които не корозират. Това включва проводящ полимер за преобразуване на електрическата стимулация, необходима за работата на импланта, към електрически реакции в невроните. Полимерът образува защитен слой върху метала и прави електрода много по-устойчив на корозия, по същество защитен слой от пластмаса, покриващ метала.
„Комбинацията от полимерни метали, която внедрихме, е революционна за зрителните импланти, тъй като би означавало, че те, надяваме се, могат да останат функционални през целия живот на импланта. Сега знаем, че е възможно да направим електроди толкова малки, колкото неврон (нервна клетка) и да поддържаме този електрод да работи ефективно в мозъка за много дълги периоди от време, което е обещаващо, тъй като това е липсвало досега. Следващата стъпка ще бъде създаването на имплант, който може да има 1000 електроди“, казва Асплунд, нещо, което в момента се изследва в рамките на по-голям екип в текущия проект на ЕС Neuraviper.“
Повече за: методът на изследване
Методът е приложен от изследователи от Холандския институт по неврология, където мишки са обучени да реагират на електрически импулс към зрителната кора на мозъка. Проучването показва , че мишките не само могат да се научат да реагират на стимулацията, приложена чрез електродите само за няколко сесии, но минималният праг на тока, при който мишките реагират, е по-нисък от този при стандартните метални импланти. Освен това изследователският екип съобщава, че функционалността на импланта остава стабилна във времето, за една мишка дори до края на естествения й живот. Източник: neurosciencenews.com
