O echipă de cercetători de la Universităţile americane Rice şi Texas Medical Branch (UTMB) a dezvoltat o tehnică pentru diagnosticarea, gestionarea şi tratarea tulburărilor neurologice cu riscuri chirurgicale minime.
În timp ce abordările tradiţionale pentru interfeţele cu sistemul nervos necesită adesea crearea unei găuri în craniu, cercetătorii au dezvoltat o metodă inovatoare cunoscută sub numele de interfaţă endocisternală (ECI), care permite înregistrarea şi stimularea electrică a structurilor neuronale, inclusiv a creierului şi a măduvei spinării, prin intermediul lichidului cefalorahidian ( LCR ).
„Folosind ECI, putem accesa simultan mai multe structuri ale creierului şi măduvei spinării fără a deschide vreodată craniul, reducând riscul de complicaţii asociate tehnicilor chirurgicale tradiţionale”, a declarat Jacob Robinson, profesor de inginerie electrică, informatică şi de bioinginerie la Universitatea Rice.
ECI utilizează LCR, care înconjoară sistemul nervos, ca o cale de transmitere a dispozitivelor vizate. Prin efectuarea unei simple puncţii lombare în partea inferioară a spatelui, cercetătorii pot naviga cu un cateter flexibil pentru a accesa creierul şi măduva spinării.
Folosind bioelectronică miniaturală alimentată magnetoelectric, întregul sistem fără fir poate fi implementat printr-o procedură percutanată de mici dimensiuni. Electrozii cateterului flexibil pot naviga liber din spaţiul subarahnoidian spinal către ventriculele creierului.
„Aceasta este prima tehnică raportată care permite unei interfeţe neurale să acceseze simultan creierul şi măduva spinării printr-o puncţie lombară simplă şi minim invazivă”, a precizat Peter Kan, profesor la catedra de neurochirurgie la UTMB.
Potrivit cercetătorilor, tehnica introduce noi posibilităţi pentru terapii în reabilitarea accidentului vascular cerebral (AVC), monitorizarea epilepsiei şi alte aplicaţii neurologice.
Pentru a testa ipoteza, echipa de cercetare a caracterizat spaţiul endocisternal şi a măsurat lăţimea spaţiului subarahnoidian, sau a spaţiului umplut cu lichid, la pacienţii umani, utilizând imagistica prin rezonanţă magnetică. Cercetătorii au efectuat apoi experimente pe modele animale mari, în special oi, pentru a valida fezabilitatea noii interfeţe neuronale.
Experimentele lor au arătat că electrozii cateterului au putut fi livraţi şi ghidaţi cu succes în spaţiile ventriculare şi la suprafaţa creierului pentru stimularea electrică. Prin utilizarea implantului magnetoelectric, cercetătorii au putut înregistra semnale electrofiziologice, cum ar fi activarea musculară şi potenţialele măduvei spinării.
Rezultatele preliminare privind siguranţa au arătat că ECI a rămas funcţional cu daune minime până la 30 de zile după ce dispozitivul electronic a fost implantat în creier.
În plus, studiul a arătat că, spre deosebire de interfeţele neuronale endovasculare care necesită medicaţie antitrombotică şi sunt limitate de dimensiunea mică şi de localizarea vaselor de sânge, ECI oferă un acces mai larg la obiectivele neuronale fără medicaţie.
„Această tehnologie creează o nouă paradigmă pentru interfeţele neurale minim invazive şi ar putea reduce riscul neurotehnologiilor implantabile, permiţând accesul la populaţii mai largi de pacienţi”, a precizat Josh Chen, absolvent Rice şi autor principal al studiului.
Un articol care descrie noua tehnică de interfaţă neuronală a fost publicat în revista Nature Biomedical Engineering.
Ilustraţie pentru noua interfaţă neuronală într-un model uman. Experimentele au arătat că electrozii cateterului pot fi introduşi şi ghidaţi cu succes în spaţiile ventriculare şi la suprafaţa creierului pentru stimulare electrică. .Credit: Universitatea Rice şi Nature Biomedical Engineering, noiembrie 2024.
