Science: создан ультрагибкий микрозонд, способный добраться до глубоких сосудов мозга

Вместо имплантации электродов внутри черепа этот зонд вводится через сонную артерию на шее крысы. Проведенные исследования показали, что зонд не повредил сосуды и не вызвал воспаления.

Традиционные методы записи нейронной активности, такие как электроэнцефалография или электрокортикография, ограничены только поверхностными областями мозга и не всегда точны и эффективны. Для регистрации активности отдельных нейронов или групп нейронов в различных частях мозга требуется имплантация электродов внутри черепа, что может привести к повреждению мозга или вызвать кровотечение и воспаление.

Однако ученые предложили другой подход - использование кровеносных сосудов для доступа к нейронам. Ранее было продемонстрировано, что электрод можно ввести через сонную артерию и записать электроэнцефалограмму у человека. Однако использование громоздкого и жесткого металлического стента для проникновения в микрососуды невозможно. В 2016 году исследователи из Австралии и США создали устройство с электродами, которое было успешно имплантировано в мозг овцы. Однако оно не было достаточно компактным и гибким для доступа ко всем областям мозга.

На этот раз ученые испытали гибкое внутрисосудистое устройство на экспериментах с крысами. Удалось получить сигналы от всех 16 электродов, а характеристики колебаний (амплитуда от 200 микровольт до 2 милливольт) соответствовали дельта-волнам, характерным для анестезированного кетамином или ксилазином мозга. К тому же зонд позволил зафиксировать активность отдельных нейронов. Ранее это не было возможно осуществить с использованием имеющихся эндоваскулярных зондов.

Исследователи также провели эксперименты, вызвав у крыс приступы эпилепсии путем введения пенициллина в кору правого полушария мозга. Электрофизиологические записи с зонда отображали судорожную активность, двусторонние спайки и комплексы спайк-волн. Было выяснено, что начало судорожной активности локализовано в коре, а затем распространяется на другие области мозга.

Важным результатом является то, что имплантация этого гибкого зонда не оказывает значительного воздействия на кровоток мозга. После 28 дней никаких неврологических дефектов у крыс не было обнаружено. Гистологическое исследование также подтвердило сохранение целостности гематоэнцефалического барьера и отсутствие изменений в стенках сосудов после имплантации зонда.

Эти результаты указывают на то, что гибкий эндоваскулярный зонд является безопасным и эффективным инструментом для записи нейронной активности в глубоких сосудах мозга. Это может иметь важное значение для разработки более точных методов интерфейса "мозг-компьютер", которые позволяют людям контролировать протезы или управлять парализованными конечностями.

Источник: N + 1