Nanoklädda elektroder som kan läsa av och stimulera nervsystemet: ÄR DETTA MÖJLIGT?
Nanoklädda elektroder som kan läsa av och stimulera nervsystemet: ÄR DETTA MÖJLIGT?
I dag används ett fåtal olika elektrodkonstruktioner för exempelvis behandling av symtom hos Parkinsonpatienter. Framtidens vidareutveckling av sådana elektroder går mot en ultratunn elektrod i mikrostorlek, tänkt att användas för långtidsimplantation i hjärna och ryggmärg. Dessa ”state-of-the-art”-elektroder kan komma att hjälpa patienter med svåra funktionshinder, kronisk smärta, depression, epilepsi och neurodegenerativa sjukdomar. Elektrodernas uppgift är att skicka och ta emot elektriska signaler i det centrala nervsystemet. Tekniken, som kallas för Brain Machine Interface (BMI), väntas även revolutionera studier av fundamentala neurofysiologiska funktioner som minne och inlärning, då detta kommer att kunna studeras på vakna djur. Därmed öppnas helt nya möjligheter att förstå hur hjärnan fungerar, samt att utveckla nya terapeutiska metoder, menar Cecilia Eriksson Linsmeier och Lina Gällentoft, Neuronano Research Center, Lunds universitet. Kanske kommer blinda att kunna se, döva att höra och rörelsehindrade att gå?
Dagens implanterbara BMI-elektroder, tänkta för forskning eller klinisk användning, fungerar tyvärr inte helt optimalt.1-2 Ofta försämras funktionen över tid, då kontakten med individuella nervceller försvinner. Kontakten med enskilda nervceller är en förutsättning för att dessa elektroder ska fungera. Den försämrade funktionen beror förmodligen till största del på att elektroderna isoleras av reaktiva celler och inflammatorisk ärrvävnad som kapslar in elektroderna (Figur 1). Detta inflammatoriska förlopp leder till att nervcellerna antingen skjuts bort från elektroderna eller att de dör då de reaktiva cellerna som utgör ärrvävnaden frisätter´olika inflammatoriska faktorer. Att hjärnans vävnad reagerar på detta sätt och bildar ärrvävnad bestående av reaktiva inflammatoriska gliaceller beror förmodligen inte på att elektroderna tillverkas av ett icke-biokompatibelt material, utan snarare på dimension och design av dagens BMI-elektroder. Elektroderna som används i dag är nämligen relativt stora, stela och tunga och därmed inte helt skräddarsydda för ändamålet. Hjärnan utsätts för konstant rörelse (hjärtslag, andning, accelerationskrafter o.s.v.) och mycket tyder på att det är de rörelser och mikrokrafter som uppstår mellan den implanterade, oflexibla elektroden och hjärnan som starkt påverkar det kroniska inflammatoriska svaret och därmed elektrodens funktion.
