Технология, при которой в мозг пациента вживляются электроды, упрощающие процесс управления протезами, становится все более распространенной. Эта методика позволяет управлять искусственной рукой или ногой, сгибая ''суставы'' или ''пальцы'' на ней буквально одним усилием мысли.

К сожалению, нередко организм воспринимает твердые и жесткие микроэлектроды как нечто чуждое, что приводит к воспалительной реакции и постепенному отторжению, из-за чего сложные протезы остаются без эффективного управления. Новая разработка Марка Аллена (Mark Allen) из Пенсильванского университета позволяет надеяться, что решение проблемы биосовместимости не за горами.

Чтобы решить вопрос сосуществования клеток мозга и электродов, считывающих нервные импульсы, Аллен при поддержке коллег попытался применить материалы, сходные с теми, что производит сам человеческий организм. Сделать это не так просто: клетка может постоянно возобновлять те или иные компоненты своих стенок, сохраняя их прочными.

Однако и в нашем теле есть такие ''строительные материалы'', что используются вне клеток. Речь о так называемом внеклеточном матриксе, обеспечивающем механическую поддержку клеток и перенос химических веществ между ними. Внеклеточный матрикс состоит из различных веществ, среди которых доминируют коллагены – белки, участвующие в формировании сухожилий, стенок органов и мембран организма.

Коллаген до контакта с клетками живого организма обладает высокой жесткостью, что позволяет ему сохранять форму электродов, которые нейрохирургам требуется имплантировать в мозг. Однако после имплантации коллаген начинает взаимодействовать с межклеточной средой организма, получая оттуда другие гликопротеины и несколько смягчаясь. Снижение жесткости, по Аллену, позволяет избежать начала воспалительной реакции.

Другим компонентом ''упаковки'' имплантируемых электродов, который использовала группа Аллена, стал матригель, представляющий собой смесь из внеклеточного матрикса. Окруженные им электроды воспринимаются окружающими нервными клетками как ''свои'', как элементы внеклеточного матрикса, сходные с теми, что и так существуют в организме человека.

В ходе опытов Аллену и его коллегам удалось успешно имплантировать электроды, считывающие электрическую активность нервных клеток, в те участки коры головного мозга крысы, что отвечают за ее двигательную активность. Эксперименты показали потенциальную способность животного управлять электромеханическим протезом, используя лишь электроды, вживленные в мозг. Аллен считает, что использование в оболочке электродов только коллагена и матригеля может гарантировать биосовместимость имплантированных электродов и предотвратить их отторжение. Подобные эксперименты еще не скоро можно будет повторить с участием людей – до этого нужно провести несколько сложных испытаний. Однако потенциально биосовместимая оболочка для электродов может быть востребована людьми, лишенными той или иной конечности. По данным статистики, только в США таким является один из каждых 190 жителей этой страны.

Источник: Агентство по инновациям и развитию