Глубокая мозговая стимуляция, сейчас включающая хирургическим методом вставку электродов пару дюймов в соединение и мозг человека их к источнику энергии вне черепа, возможно очень действенным лечением расстройств, таких как заболевание Паркинсона, обсессивно-компульсивное депрессия и расстройство. Дорогая, агрессивная процедура не всегда работает, но, и возможно страшной.
Сейчас, изучение у мышей показывает на менее враждебный метод массажировать нейронную деятельность методом впрыскивания железных наночастиц в управления и мозг ими с магнитными полями. Главные технические неприятности должны быть преодолены, перед тем как подход возможно проверен в людях, но способ имел возможность в итоге обеспечить радио, нехирургическую альтернативу классической глубокой мозговой хирургии стимуляции, говорят исследователи.«Подход весьма инновационен и умен», говорит Антонио Сэстр, директор программы в Отделении прикладной Технологии и науки в Национальном Университете Биотехнологии и Биомедицинского Отображения в Молитвенном доме, Мэриленд. Новая работа предоставляет «подтверждение принципа».
Воодушевление для применения магнитов для управления мозговой деятельностью у мышей сперва ударило материаловеда Полину Аникееву при работе в лаборатории нейробиолога-инженера Карла Дейссерота в Стэнфордском университете в Пало-Альто, Калифорния. В то время, Дейссерот и сотрудники очищали optogenetics, инструмент, что может включить и отключить определенные ансамбли нейронов у животных с пучками света.Optogenetics коренным образом поменял, как нейробиологи изучают мозг, разрешая им конкретно руководить определенными нервными схемами.
Но это не практично для людской глубокой мозговой стимуляции. Способ требует, чтобы животные были генетически модифицированы так, чтобы их нейроны ответили на свет. Свет также рассеивается в мозговой ткани.
Так, грызуны в опытах optogenetics должны остаться ограниченными хирургическим методом внедренным, оптоволоконным кабелем, поставляющим лазерные лучи конкретно отделу головного мозга интереса.В отличие от света, низкочастотные магнитные поля проводят сквозной мозговой тканью, как словно бы это было «прозрачно», говорит Аникеева.
Это делает те типы магнитных полей совершенным транспортным средством для поставки энергии в мозг, не повреждая его. Клиницисты продолжительно пробовали сделать легко, что методом размещения магнитного поля наматывает около головы больного. Эта так называемая трансчерепная магнитная стимуляция (TMS) приводит к потоку мелких электрических потоков в нервных схемах ниже катушек.
Но магнитные поля, применяемые в TM, воздействуют лишь на мозговую ткань около поверхности мозга. Аникеева, которая есть сейчас в Массачусетском технологическом университете (MIT) в Кембридже, решила видеть, имела возможность ли бы она применять магнитные наночастицы для перемещения глубже.
Прошлые изучения рака продемонстрировали, что методом впрыскивания опухолей с магнитными наночастицами, сделанными из оксида железа — “по существу, ржавеют, с отлично настроенными магнитными особенностями», говорит Аникеева — тогда демонстрация их к быстродействующему чередованию магнитных полей, взволнованные наночастицы могут употребляться, чтобы нагреть и уничтожить опухоли рака при отъезде окружения, здоровая ткань неповрежденный. Аникеева задалась вопросом, имел возможность ли бы подобный способ употребляться для несложного стимулирования избранных групп нейронов глубоко в мозгу.Для обнаружения она и ее коллеги MIT предназначались для класса протеинов называющиеся каналы TRPV1, отысканные в нейронах, отвечающих на тепло и определенные химикаты в еде.
Любой раз Вы касаетесь тёплого утюга либо едите пряный перец, TRPV1-содержа пламя нейронов. Аникеева и ее сотрудники ввели изготовленные на заказ, частицы оксида железа на 20 миллимикронов в регион мозгов грызунов, названных брюшной тегментальной областью (VTA), отлично изученная глубокая мозговая структура, серьёзная для опыта вознаграждения, играющего центральную роль в беспорядках, таких как депрессия и склонность у людей.TRPV1-содержание нейронов обширно распространено в этом регионе в людях, но редко у мышей. Так, бригада также ввела грызуны с вирусом, увеличившим выражение клетки канала лишь в той мозговой области.
Таковой подход не был бы выполним у людей, но сделал опыт легче оценить, говорит Аникеева.Пару дней спустя бригада поместила мышей под изготовленной на заказ, катушкой 6,35 сантиметров диаметром, испускающей магнитные волны, чередующиеся между 10 герц и 10 миллигерц.
Спустя часы после того, как бригада применила магнитные поля, они принесли животных в жертву и изучили их мозговую ткань под микроскопом. Мыши были напряжением, ранее спроектированным для производства ярко-зеленого флуоресцентного маркера в произвольных активных нейронах. Громадная сеть нейронов, которые связаны с VTA, пылала зеленой, предполагая, что магнитные поля действенно стимулировали схему, информирует бригада онлайн сейчас в Науке. коллеги и Аникеева нашли подобные результаты, когда они ожидали месяц прежде, чем применить магнитную стимуляцию, предполагая, что наночастицы вынесли на месте.
Для подхода выполнимым в людях исследователи должны проектировать наночастицы, которые являются «весьма, весьма лучшие» в их способности предназначаться для определенных нейронов и мозговых структур, говорит Сэстр. Каналы TRPV1 обширно распределяются везде по людской мозгу, так, вторая главная неприятность выясняет, как поставить, стимуляция лишь исследователям клеток желают предназначаться, додаёт он.На “идеальной, футуристической картине”, говорит Аникеева, люди, страдающие от депрессии или других неврологических либо психологических расстройств, имели возможность натолкнуться на несложную внутривенную инъекцию совершенно верно настроенных, предназначенных наночастиц, достигающих региона мозговой стимуляции необходимости. В теории такая стимуляция имела возможность иметь место любой раз, когда больные засыпают, в случае если магнитная катушка была установлена в их постели либо специальной подушке, она предлагает.
Сейчас, но, способ есть самым многообещающим как потенциальный способ изучения мозговой деятельности у животных, разрешающей им бродить по своим вложениям, не будучи ограниченным проводами, говорит она. “Мы не обязательно думаем о клинической возможности все же», подчеркивает Аникеева.(Видео кредит: Ричи Полина и Чен Аникеева)