Подсматривать за мозгом через прозрачное окошко ученые научились несколько лет тому назад. Вставляя в череп мыши стеклышко, они через него могут наблюдать в микроскоп за мозговыми процессами прямо на живой зверюшке.
Но команда исследователей под руководством Джиллермо Аджилара, профессора инженерии Калифорнийского университета в Риверсайде, пошла дальше и создала «иллюминатор» для наблюдений за мозгом человека. Ученые рассчитывают, что их изобретение, описанное в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, поможет врачам в лечении таких тяжелых и опасных для жизни заболеваний мозга, как раковые опухоли или травматические повреждения.
Для окна в мозг человека изобретатели сделали имплант из того же керамического материала, который обычно используется в стоматологических имплантах.
Это стабилизированный иттрием оксид циркония (YSZ). Исследователи выбрали его, поскольку за годы применения в стоматологии уже было показано, что YSZ не вызывает никаких нежелательных реакций в организме. Но для данной цели они сделали этот материал прозрачным.
Этот метод был разработан в рамках амбициозного проекта BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies), который недавно анонсировал президент США Барак Обама. Цель этой инициативы – продвинуться в понимании того, как работает человеческий мозг, и найти новые пути лечения и профилактики неврологических и психических заболеваний.
Прозрачный керамический имплант — часть этого проекта, он предназначен для облегчения визуализации мозговых процессов.
У изобретения большие перспективы для применения в клинике. «Окно» в мозг человека позволяет использовать для лечения метод лазерной терапии, гораздо более щадящий, чем обычная нейрохирургическая операция. Как уже известно, лазерная терапия может помочь при различных заболеваниях мозга, но реализация этого метода была ограничена доступностью мозга для лазера. Луч лазера не может проникнуть через кости черепа. Поэтому для его применения была необходима трепанация черепа, или краниоэктомия. Прозрачный имплант из модифицированного циркония предоставляет доступ в мозг для видимых лучей. Его проницаемость для лазера исследователи проверили методом оптокогерентной томографии. Следовательно, необходимость в трепанации черепа отпадает.
«Это очень большой шаг в инновационной концепции создания оптического доступа к мозгу для клинических целей, — подчеркивает соавтор исследования Девин Биндер, доцент биомедицинских наук Калифорнийского университета в Риверсайде. — Причем этот доступ можно получить в любой момент, на неограниченное время и для достаточно большой области мозга».
Иными словами, хотя вживление в череп кремниевого «окошка» — это сама по себе инвазивная процедура, но она однократна.
Вживленный имплант позволит проводить лазерную терапию в любое время, когда понадобится, без всяких дополнительных вмешательств.
Ученые подчеркивают, что циркониевый имплант, благодаря физическим свойствам материала, получился достаточно прочным, гораздо прочнее, чем применяемые до сих пор на мышах стеклянные «окошки».
Это повышает не только безопасность метода, но и его комфортность для пациента, так как устойчивость к повреждениям сводит к минимуму необходимость носить защитный шлем или наушники.