Новые графеновые нейронные зонды улучшают обнаружение эпилептических сигналов мозга

Исследование, опубликованное сегодня, показало, что крошечные графеновые нейронные зонды можно безопасно использовать для значительного улучшения понимания причин эпильепсии.

Графеновый глубинный нейронный зонд (gDNP) состоит из миллиметрового линейного массива микротранзисторов, встроенных в микрометровую гибкую полимерную подложку. Транзисторы были разработаны в сотрудничестве Лаборатории нейромедицины Манчестерского университета и Института неврологии UCL вместе с партнерами по проекту Graphene Flagship.

Статья, опубликованная сегодня в Nature Nanotechnology, показывает, что уникальные гибкие мозговые зонды можно использовать для записи патологических сигналов мозга, связанных с эпилепсией, с превосходной точностью и высоким пространственным разрешением.

Доктор Роб Уайкс из команды Nanoneuro Манчестерского университета заявляет, что «применение этой технологии позволит исследователям изучить роль инфрамедленных колебаний в создании окон восприимчивости для перехода к приступу, а также улучшить обнаружение клинически значимых электрофизиологических биомаркеров, связанных с эпилепсией».

Гибкие устройства gDNP были хронически имплантированы мышам с эпилепсией. Имплантированные устройства обеспечивали выдающееся пространственное разрешение и очень богатую широкополосную запись эпилептических сигналов мозга в течение недель. Кроме того, обширные тесты на хроническую биосовместимость подтвердили отсутствие значительного повреждения тканей и нейровоспаления, что объясняется биосовместимостью используемых материалов, включая графен, и гибкой природой устройства gDNP.

Возможность регистрировать и картировать весь спектр сигналов мозга с помощью электрофизиологических зондов значительно продвинет наше понимание заболеваний мозга и поможет клиническому ведению пациентов с различными неврологическими расстройствами. Современные технологии ограничены в своей способности точно получать ультрамедленные сигналы мозга с высоким пространственным разрешением.

Эпилепсия является наиболее распространенным серьезным заболеванием мозга в мире, при этом до 30% людей не могут контролировать свои приступы с помощью традиционных противоэпилептических препаратов. Для пациентов с фармакорезистентной эпилепсией хирургическое вмешательство может быть жизнеспособным вариантом. Хирургическое удаление области мозга, где приступы начинаются впервые, может привести к отсутствию приступов; однако успех операции зависит от точного определения зоны начала приступа (SOZ).

Эпилептические сигналы охватывают широкий диапазон частот — гораздо больший, чем полоса, контролируемая при обычном сканировании. Электрофизиологические биомаркеры SOZ включают очень быстрые колебания, а также инфрамедленную активность и сдвиги постоянного тока (DC).

Внедрение этой новой технологии может позволить исследователям изучить роль инфрамедленных колебаний в создании окон восприимчивости для перехода к приступу, а также улучшить обнаружение клинически значимых электрофизиологических биомаркеров, связанных с эпилепсией.

Будущий клинический перевод этой новой технологии предлагает возможность более точно идентифицировать и ограничивать зоны мозга, ответственные за начало приступа, до операции, что приведет к менее обширным резекциям и лучшим результатам. В конечном итоге эта технология также может быть применена для улучшения нашего понимания других неврологических заболеваний, связанных с ультрамедленными сигналами мозга, таких как черепно-мозговая травма, инсульт и мигрень.