GLI растения которые регулируют электрическую активность головного мозга, десятилетиями использовались для лечения симптомов болезни Паркинсона. Исследования разрабатывают новые решения для расширения его функций и эффективности.
Новый дизайн может значительно улучшить использование таких стимуляторов мозга благодаря специальным интегрированным трибоэлектрическим генераторам, которые преобразуют дыхание пользователя в электричество.
Как работает глубокая стимуляция мозга
Глубокая стимуляция мозга включает в себя имплантацию крошечных проводов в целевые области мозга для подачи слабых электрических импульсов, которые вмешиваются, чтобы исправить аномальную электрическую активность мозга.
Это метод, одобренный 25 лет назад, в 1997 году, для лечения тремора, вызванного болезнью Паркинсона. Однако недавно ученые адаптировали его для лечения депрессии и импульсивного поведения с многообещающими начальными результатами.
Сотни тысяч пациентов каждый год получают стимулятор мозга. Основное устройство размещается под грудью, а его очень тонкие ответвления идут к мозгу. В своем нынешнем виде устройства работают от батареек, которые необходимо заменять каждые два-три года, и каждый раз для этого требуется хирургическая процедура. Слишком неудобно.
Подпитывается дыханием
Вероятный поворотный момент недавно наступил из-за новых решений, принятых для кардиостимуляторов. Это устройство имеет много общего со стимулятором мозга. Исследователи разработали экспериментальные кардиостимуляторы, которые могут приводиться в действие, например, мышцами тела или даже самим сердцебиением.
Ученые из Университета Коннектикута также применили этот принцип к глубокой стимуляции мозга. Их создание основано на трибоэлектрическом эффекте, при котором некоторые материалы приобретают электрический заряд, когда трутся друг о друга, вы знаете, когда вы надеваете свитер и испытываете толчок?
Стимулятор мозга, разработанный американской командой (я связываю вас здесь исследование, опубликованное в журнале Cell Reports Physical Science) способен собирать энергию посредством дыхательных движений человека.
Как сделан этот стимулятор мозга нового поколения?
Растение состоит из слоев материалов трибоэлектрика которые генерируют электричество от трения. Это электричество заряжает биосовместимый суперконденсатор, который, в свою очередь, питает стимулятор мозга.
«Мы создали наш крошечный трибоэлектрический генератор с новыми наноматериалами, которые вызывают массовое производство энергии при контакте друг с другом. Энергии более чем достаточно для запуска стимулятора», — говорит автор исследования. Эсра Эльсанадиди.
Дыхательный стимулятор мозга, следующие шаги
Команда протестировала устройство на легком свиньи, которое можно надувать и сдувать с помощью насоса. Это имитация дыхания заставляла трибоэлектрические материалы стираться и генерировать электричество, которое стимулятор использовал для создания 60 электрических импульсов в секунду. Импульсы, которые успешно стимулировали мозговую ткань мыши.
«Это первая в мире система, объединяющая все вместе: сбор энергии, хранение энергии и стимулятор мозга», — говорит член команды Ислам Моса.
Следующим шагом, над которым работают исследователи, является тестирование крупных животных. Если все пойдет хорошо, в скором времени мы получим гораздо более эффективные и легкие в носке имплантаты.
