Лаборатория интегрированной электроники и биоинтерфейсов (IEBL) Калифорнийского университета в Сан-Диего представила подход к клинической регистрации глубокой активности мозга. В исследовании представлена новая технология изготовления датчиков, которая позволяет проводить минимально инвазивные записи с высоким разрешением на глубине до 10 см внутри человеческого мозга.
Уникальный подход основан на использовании ультратонких, гибких, настраиваемых зондов, изготовленных из материалов клинического класса. Эти зонды оснащены датчиками, способными регистрировать чрезвычайно локализованные сигналы мозга. Примечательно, что их малый размер позволяет размещать их вплотную друг к другу, что дает возможность проводить зондирование с высоким разрешением в определенных областях на беспрецедентной глубине внутри мозга.
На середину января 2024 года зонды толщиной всего 15 микрон (около 1/5 толщины человеческого волоса) могут записывать до 128 каналов, что является значительным скачком по сравнению с современными клиническими зондами, имеющими всего 8-16 каналов. Исследователи планируют дальнейшее расширение, и в перспективе на один зонд будут приходиться тысячи каналов. Этот прогресс обещает значительно расширить возможности врачей по получению, анализу и пониманию сигналов мозга с более тонким разрешением. Исследование было опубликовано в выпуске журнала Nature Communications от 17 января 2024 года.
Применение этой технологии выходит за рамки эпилепсии и может быть использовано при болезни Паркинсона, двигательных расстройствах, обсессивно-компульсивном расстройстве, ожирении, устойчивой к лечению депрессии, сильной хронической боли и различных других заболеваниях. Микростереоэлектроэнцефалография (µSEEG) в Калифорнийском университете является важным шагом на пути к беспроводному мониторингу пациентов с устойчивой к лечению эпилепсией в течение длительных периодов времени, вплоть до 30 дней.
Ученые активно работают над созданием системы мониторинга мозга с датчиками, установленными глубоко в мозге и на его поверхности. Эта система, поддерживающая беспроводную связь с небольшой компьютерной системой в шапочке, могла бы обеспечить беспроводное питание и вычислительную инфраструктуру для записи сигналов мозга на срок до 30 дней. В исследовании сообщается об успешном функционировании системы на двух пациентах во время операций по удалению опухолей. Данные, полученные на различных животных моделях, включая крыс, свиней и нечеловеческих приматов, демонстрируют универсальность системы. Зонды позволяют вести запись из глубоких структур мозга, что дает возможность получить важнейшие сведения о динамике мозга на макроскопическом уровне и на уровне отдельных нейронов.
Новая электродная технология открывает большие перспективы для изменения клинической практики, особенно в лечении эпилепсии. На время внутричерепного ЭЭГ-обследования пациентов можно будет отправлять их домой. Это позволит увеличить продолжительность записи и получить более достоверную информацию для точного лечения.
В заключение следует отметить, что новаторская работа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего знаменует собой значительный шаг в области мониторинга мозга, что обещает трансформационное применение в клинических условиях. По мере того как команда будет продолжать совершенствовать и улучшать эту технологию, будущее исследования открывает перспективы для беспроводных систем мониторинга мозга, которые откроют новую эру точной медицины для лечения неврологических расстройств.