Мозъкът е най-сложният и слабо проучен орган. Най-малкото нарушение в него може да деактивира целия човек, да изключи съзнанието. Възможно ли е да се създаде "протеза" за повреден мозък? Съвременната медицина все още не е способна на подобна задача, но учените вече се опитват да направят нещо в тази посока.
Изкуствена памет
Част от мозъка, наречена хипокампус, контролира нашите спомени. Ако тя е повредена, тогава човекът не е в състояние да запаметява информация за дълго време. Хипокампусът е заплашен не само от нараняване, но и от различни неврологични разстройства, например епилепсия, депресия, болест на Алцхаймер.
От 2012 г. група американски учени начело с Теодор Бергер разработва устройство, което замества повредената част на хипокампуса. Това е чип с два набора електроди, който записва краткосрочни спомени. Използвайки първия набор от електроди, електрическите импулси от хипокампуса се изпращат към чипа, а оттам се изпращат до компютъра. Той преобразува данните в дългосрочни спомени и ги изпраща във втори набор от електроди, имплантирани в здрава част от хипокампуса.
Изкуственият хипокампус е тестван на плъхове. Животните са били инжектирани с вещество, което нарушава дългосрочната памет, след това се свързва чип и се тества способността им да запаметяват информация. Показано е, че имплантите са ефективни. Според групата на Бергер подобни експерименти са били проведени върху маймуни и дори върху пациенти с епилепсия. Разбира се, в човешкия мозък има твърде много неврони и връзки между тях, така че е рано да се говори за лечението на хората. Независимо от това учените възнамеряват да изнесат имплантата на пазара, за което създадоха стартиращо ядро, оглавявано от Бергер.
Спасителна клетка
Промоционално видео:
Поради наранявания и заболявания връзките в невронните мрежи са прекъснати и функциите, които увредените части на мозъка изпълняват, се губят. В някои случаи тялото е в състояние да възстанови връзките между невроните самостоятелно, то се нуждае само от рамка, върху която ще растат нови тъкани.
Естественото скеле за растеж на тъкани в тялото е извънклетъчната матрица. Той също така действа като бариера между клетките и кръвта, съхранява биологично активни молекули, произведени от клетките, които съдържа, осигурява приток на хранителни вещества и кислород към клетките и премахва отпадните продукти. Неуспехът във функционирането на извънклетъчната матрица води до невродегенеративни заболявания като болестта на Алцхаймер и Паркинсон и различни форми на деменция. Новата рамка може да облекчи състоянието на пациента и дори да го излекува.
Лекари от Първия Московски държавен медицински университет на име И. М. Сеченов и Националния медицински изследователски център за детско здраве, заедно с физици от Института по фотони технологии на Федералния изследователски център „Кристалография и фотоника“решиха да създадат протеза за извънклетъчната матрица за мозъка. Проектът беше подкрепен от Руската научна фондация.
„Нашият изследователски цикъл е посветен на разработването на триизмерни изкуствени материали, аналози на извънклетъчната матрица, изработени от полимери. Те повтарят механичните свойства на мозъка, подпомагат растежа и деленето на клетките. Създадените структури ще могат да имитират изгубената междуклетъчна матрица на нервната тъкан и да допринесат за нейното възстановяване “, казва Петър Тимашев, водещ изследовател в Института за фотони технологии, директор на Института по регенеративна медицина на Първия Московски държавен медицински университет на името на И. М. Сеченов, лауреат на Московската правителствена награда.
Присадката вече е подложена на клинични изпитвания при лабораторни животни. Учените взеха мозъчна тъкан от мишка и я трансплантираха върху полимерна матрица, която имитира извънклетъчната матрица. Когато тъканите растат върху матрицата, изследователите се убедиха, че невроните обменят електрохимични импулси. Тоест невротрансмитерите в тъканите - вещества, които предават електрохимични импулси между невроните - успешно изпълняват своята функция.
Ето как изглеждат клетките на хипокампус на мишка, трансплантирани върху полимерна матрица на 10-ия ден на развитие / Институт по регенеративна медицина на Първия Московски държавен медицински университет, наречен на Тях. Сеченова, Институт по фотони технологии, Изследователски център по кристалография и фотоника, Руска академия на науките, Петър Тимашев.
Сега авторите на разработката възнамеряват да оценят как "протезата" се абсорбира вътре в жив организъм, когато тъканите са пораснали и възстановени. Освен това биолозите ще трябва да изучават реакцията на околните тъкани към имплантируемите структури и да предотвратяват отхвърлянето на матрицата.
Изкуственият извънклетъчен матрикс е полезен не само за мозъка, но и за възстановяване целостта на тъканите на опорно-двигателния апарат, епителната лигавица, например, в уретрата, стомашно-чревния тракт, както и за кожни лезии. За реконструктивна хирургия учените разработват аналози на костната тъкан, съдови протези, плочи на базата на извънклетъчната матрица.
