Výzkumníci z Technical University of Denmark, University of Copenhagen, University College London a dalších pracovišť vyvinuli flexibilní implantát, který v jediném tenkém vlákně spojuje tři funkce: záznam elektrické aktivity neuronů, stimulaci pomocí světla a podávání látek do mozkové tkáně. Zařízení nazvané microfluidic axialtrode, zkráceně mAxialtrode, podle studie zveřejněné v časopise Advanced Science testovali v živých myších.
Dosavadní optická vlákna používaná v neurovědách obvykle působí především na svém konci. To omezuje výzkumníky na jednu oblast nebo vrstvu mozku. Nový implantát má funkční prvky rozmístěné podél své osy, takže může současně zasahovat do několika hloubek. Optogenetika, tedy metoda využívající světlo k ovládání geneticky upravených nervových buněk, umožnila vědcům stimulovat neurony modrým i červeným světlem.
Základem zařízení je polymerové optické vlákno vyrobené metodou tepelného tažení. Při ní se větší plastový polotovar zahřeje a protáhne do mnohem tenčí struktury, přičemž si zachová její vnitřní uspořádání. Středem vlákna vede světlo a kolem něj je osm mikroskopických kanálků. Ty mohou sloužit k transportu tekutin nebo k umístění kovových drátků pro snímání elektrických signálů. Výsledné vlákno má průměr přibližně 0,42 až 0,44 milimetru.
Rozložení výstupů podél vlákna vědci vytvořili šikmým seříznutím jeho konce. V pokusech dokázali přivádět dvě různé látky do míst vzdálených od sebe až zhruba 2,7 milimetru. Při stejném objemu kapaliny dosáhlo běžné vlákno s rovným koncem podle studie rozsahu asi 1,27 milimetru. Zařízení zároveň umožnilo zaznamenávat elektrické signály z mozkové kůry i hipokampu, oblasti důležité mimo jiné pro paměť.
V jednom z pokusů vědci sledovali takzvané théta oscilace, rytmické změny elektrické aktivity s frekvencí přibližně 4 až 10 hertzů. Signály zaznamenané elektrodami umístěnými v hipokampu měly vyšší výkon než signály z kůry. Tento rozdíl se objevil u všech čtyř testovaných myší a odpovídal známým rozdílům mezi těmito oblastmi, což podpořilo schopnost implantátu rozlišovat aktivitu v různých hloubkách.
Autoři také porovnávali reakci mozkové tkáně na nové vlákno a na konvenční implantát z podobného materiálu. Po čtyřech týdnech sledovali aktivitu mikroglie, imunitních buněk centrální nervové soustavy, které se podílejí na zánětlivé reakci. Studie uvádí menší zánětlivou odezvu u mAxialtrode než u srovnávaného implantátu, výsledky je však třeba ověřit v dalších pokusech a při dlouhodobějším používání.
Výzkumníci zdůrazňují, že mAxialtrode je zatím především výzkumný nástroj, nikoli léčebná pomůcka. V budoucnu by podobná konstrukce mohla pomoci zkoumat komunikaci mezi vrstvami mozku například při epilepsii, současná práce ale neprokazuje účinnost u pacientů. Před případným klinickým využitím by byly nutné další testy bezpečnosti, spolehlivosti a biokompatibility i schválení příslušných úřadů.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.