Il cervello è l'organo più complesso e scarsamente studiato. La minima violazione in esso può disabilitare l'intera persona, spegnere la coscienza. È possibile creare una "protesi" per un cervello danneggiato? La medicina moderna non è ancora in grado di svolgere un tale compito, ma gli scienziati stanno già cercando di fare qualcosa in questa direzione.
Memoria artificiale
Una parte del cervello chiamata ippocampo controlla i nostri ricordi. Se è danneggiato, la persona non è in grado di memorizzare le informazioni per molto tempo. L'ippocampo è minacciato non solo da lesioni, ma anche da vari disturbi neurologici, ad esempio epilessia, depressione, morbo di Alzheimer.
Dal 2012, un gruppo di scienziati americani guidati da Theodore Berger ha sviluppato un dispositivo che sostituisce la parte danneggiata dell'ippocampo. È un chip con due serie di elettrodi che registra i ricordi a breve termine. Utilizzando il primo set di elettrodi, gli impulsi elettrici dall'ippocampo vengono inviati al chip e da lì vengono inviati al computer. Converte i dati in ricordi a lungo termine e li invia a una seconda serie di elettrodi, impiantati in una parte sana dell'ippocampo.
L'ippocampo artificiale è stato testato sui ratti. Agli animali è stata iniettata una sostanza che interrompe la memoria a lungo termine, quindi è stato collegato un chip ed è stata testata la loro capacità di memorizzare le informazioni. Gli impianti hanno dimostrato di essere efficaci. Secondo il gruppo di Berger, esperimenti simili sono stati condotti su scimmie e persino su pazienti con epilessia. Naturalmente, nel cervello umano ci sono troppi neuroni e connessioni tra di loro, quindi è troppo presto per parlare del trattamento delle persone. Tuttavia, gli scienziati intendono portare l'impianto sul mercato, per il quale hanno creato una startup Kernel, guidata da Berger.
Gabbia di salvataggio
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A causa di lesioni e malattie, le connessioni nelle reti neurali vengono interrotte e le funzioni svolte dalle parti danneggiate del cervello vengono perse. In alcuni casi, il corpo è in grado di ripristinare le connessioni tra i neuroni da solo, ha solo bisogno di un quadro su cui cresceranno nuovi tessuti.
L'impalcatura naturale per la crescita dei tessuti nel corpo è la matrice extracellulare. Inoltre funge da barriera tra le cellule e il sangue, immagazzina le molecole biologicamente attive prodotte dalle cellule in esso contenute, fornisce un afflusso di nutrienti e ossigeno alle cellule e rimuove i prodotti di scarto. Il fallimento nel funzionamento della matrice extracellulare porta a malattie neurodegenerative come l'Alzheimer e il Parkinson e varie forme di demenza. Il nuovo quadro potrebbe alleviare le condizioni del paziente e persino curarlo.
I medici della Prima Università medica statale di Mosca intitolata a IM Sechenov e il Centro nazionale di ricerca medica per la salute dei bambini, insieme ai fisici dell'Istituto di tecnologie fotoniche del Centro di ricerca federale "Cristallografia e fotonica", hanno deciso di creare una protesi per la matrice extracellulare per il cervello. Il progetto è stato sostenuto dalla Russian Science Foundation.
“Il nostro ciclo di ricerca è dedicato allo sviluppo di materiali artificiali tridimensionali, analoghi della matrice extracellulare fatta di polimeri. Ripetono le proprietà meccaniche del cervello, supportano la crescita e la divisione delle cellule. Le strutture create saranno in grado di imitare la matrice intercellulare perduta del tessuto nervoso e contribuire al suo ripristino , afferma Petr Timashev, ricercatore principale presso l'Istituto di tecnologie fotoniche, direttore dell'Istituto di medicina rigenerativa della prima università medica statale di Mosca intitolata a I. M. Sechenov, vincitore del premio del governo di Mosca.
L'innesto è già in fase di sperimentazione clinica su animali da laboratorio. Gli scienziati hanno prelevato tessuto cerebrale da un topo e lo hanno trapiantato su una matrice polimerica che imita la matrice extracellulare. Quando i tessuti sono cresciuti sulla matrice, i ricercatori si sono convinti che i neuroni si scambiano impulsi elettrochimici. Cioè, i neurotrasmettitori nei tessuti - sostanze che trasmettono impulsi elettrochimici tra i neuroni - svolgono con successo la loro funzione.
Ecco come appaiono le cellule dell'ippocampo di topo trapiantate su una matrice polimerica nel decimo giorno di sviluppo / Istituto di medicina rigenerativa della prima università medica statale di Mosca dal nome LORO. Sechenova, Istituto di tecnologie fotoniche, Centro di ricerca cristallografia e fotonica, Accademia russa delle scienze, Petr Timashev.
Ora gli autori dello sviluppo intendono valutare come la "protesi" venga assorbita all'interno di un organismo vivente quando i tessuti sono cresciuti e ricostruiti. Inoltre, i biologi dovranno studiare la reazione dei tessuti circostanti alle strutture impiantabili e prevenire il rigetto della matrice.
Una matrice extracellulare artificiale è utile non solo per il cervello, ma anche per ripristinare l'integrità dei tessuti del sistema muscolo-scheletrico, rivestimento epiteliale, ad esempio, nell'uretra, nel tratto gastrointestinale, nonché per le lesioni cutanee. Per la chirurgia ricostruttiva, gli scienziati stanno sviluppando analoghi del tessuto osseo, protesi vascolari, placche basate sulla matrice extracellulare.
