В современной медицине широко используется целый ряд электронных имплантатов для стимулирования работы отдельных участков головного мозга. Подобные устройства содержат крошечные электроды, через которые с помощью электрического заряда активируются группы нейронов, отвечающие за определенные мозговые функции. Эти вживляемые электростимуляторы служат для восстановления зрения, слуха и лечения таких нейродегенеративных расстройств, как болезни Паркинсона или Альцгеймера. Некоторые из подобных устройств могут выступать в качестве специальных компьютерных интерфейсов, позволяющих парализованным пациентам общаться с окружающими и выполнять некоторые движения.
Все существующие микроэлектронные стимуляторы имеют недостатки, ограничивающие возможности их применения. Входящие в их конструкцию металлические электроды, которые контактируют с определенными группами нейронов головного мозга, могут спровоцировать нежелательную реакцию отторжения организмом или подвергнуться со временем разрушению из-за воздействия окружающих тканей. После операции по имплантации таких электронных нейростимуляторов в структурах головного мозга могут сформироваться рубцы, которые ограничивают прохождение управляющих импульсов. К неудобствам относится и то, что современные “электродные” устройства при подаче управляющих электрических сигналов воздействуют не только на необходимые группы искусственных нейронов, но и на их близлежащих “собратьев”. Это происходит из-за того, что заряд на кончиках электродов формирует объемное электрическое поле, затрагивающее окружающие нейронные скопления и, соответственно, вызывающее в них незапланированный отклик.
Ученые из Массачусетского Общего Госпиталя предложили новый подход при создании усовершенствованного электронного нейростимулятора для имплантации в головной мозг. Ими было разработано крошечное устройство, в котором вместо электродов используется тончайший провод, свернутый в кольцо. Это проволочное колечко фактически представляет собой микрокатушку, на которую подается управляющий электрический сигнал, формирующий точно направленное магнитное поле. Такая конструкция дает возможность локализовать и усилить стимулирующее воздействие на выбранные нейронные цепи. Колечко из проволоки можно без повреждения живых тканей поместить в нужный участок головного мозга, не вызывая нежелательных осложнений и “расползания” электрического поля на соседние нейроны. Это хорошо видно если у вас есть нейронные сети презентация которой показывает все что требуется.
Исследователи провели серию экспериментов на лабораторных мышах, которым под наркозом имплантировался разработанный нейростимулятор. На микрокатушки, помещенные в область коры головного мозга подопытных животных, которая контролирует движением их усов, подавали управляющий сигнал и усики мышей начинали двигаться. Направление, в котором это движение происходило, зависело от частоты электрического сигнала. Такие результаты показали, что имплантируемые электронные стимуляторы новой модели позволяют целенаправленно управлять выбранными группами нейронов в коре головного мозга грызунов.
Разработчики вышеописанных электронных имллантатов для интракортикальной магнитной стимуляции занимаются в настоящее время совершенствованием своего изобретения. Их усилия направлены на то, чтобы добиться большей селективности в активации нейронов при работе стимуляторов и расширить возможности их применения для лечения различных нейродегенеративных заболеваний. После всех доработок и получения соответствующих разрешений ученые планируют приступить к испытаниям нового устройства в клинических условиях.
