Das Gehirn ist das komplexeste und am schlechtesten untersuchte Organ. Die geringste Verletzung kann die ganze Person deaktivieren, das Bewusstsein ausschalten. Ist es möglich, eine "Prothese" für ein geschädigtes Gehirn herzustellen? Die moderne Medizin ist zu einer solchen Aufgabe noch nicht fähig, aber Wissenschaftler versuchen bereits, etwas in diese Richtung zu tun.
Künstliches Gedächtnis
Ein Teil des Gehirns, der Hippocampus genannt wird, kontrolliert unsere Erinnerungen. Wenn es beschädigt ist, kann sich die Person lange Zeit keine Informationen merken. Der Hippocampus ist nicht nur durch Verletzungen, sondern auch durch verschiedene neurologische Störungen wie Epilepsie, Depressionen und Alzheimer bedroht.
Seit 2012 entwickelt eine Gruppe amerikanischer Wissenschaftler unter der Leitung von Theodore Berger ein Gerät, das den beschädigten Teil des Hippocampus ersetzt. Es ist ein Chip mit zwei Elektrodensätzen, der Kurzzeitgedächtnisse aufzeichnet. Mit dem ersten Elektrodensatz werden elektrische Impulse vom Hippocampus an den Chip und von dort an den Computer gesendet. Er wandelt die Daten in Langzeitgedächtnisse um und sendet sie an einen zweiten Elektrodensatz, der in einen gesunden Teil des Hippocampus implantiert ist.
Der künstliche Hippocampus wurde an Ratten getestet. Den Tieren wurde eine Substanz injiziert, die das Langzeitgedächtnis stört, dann wurde ein Chip angeschlossen und ihre Fähigkeit, Informationen zu speichern, wurde getestet. Implantate haben sich als wirksam erwiesen. Nach Angaben von Berger wurden ähnliche Experimente an Affen und sogar an Patienten mit Epilepsie durchgeführt. Natürlich gibt es im menschlichen Gehirn zu viele Neuronen und Verbindungen zwischen ihnen, daher ist es zu früh, um über die Behandlung von Menschen zu sprechen. Dennoch wollen Wissenschaftler das Implantat auf den Markt bringen, für das sie einen Startup-Kernel geschaffen haben, der von Berger geleitet wurde.
Rettungskäfig
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Aufgrund von Verletzungen und Krankheiten werden Verbindungen in neuronalen Netzen unterbrochen und die Funktionen, die die beschädigten Teile des Gehirns erfüllen, gehen verloren. In einigen Fällen kann der Körper die Verbindungen zwischen Neuronen selbst wiederherstellen. Er benötigt lediglich einen Rahmen, auf dem neues Gewebe wächst.
Das natürliche Gerüst für das Gewebewachstum im Körper ist die extrazelluläre Matrix. Es wirkt auch als Barriere zwischen Zellen und Blut, speichert biologisch aktive Moleküle, die von den darin enthaltenen Zellen produziert werden, versorgt die Zellen mit Nährstoffen und Sauerstoff und entfernt Abfallprodukte. Eine Funktionsstörung der extrazellulären Matrix führt zu neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson sowie zu verschiedenen Formen von Demenz. Das neue Rahmenwerk könnte den Zustand des Patienten lindern und ihn sogar heilen.
Ärzte der Ersten Staatlichen Medizinischen Universität Moskau, benannt nach IM Sechenov und des Nationalen Medizinischen Forschungszentrums für Kindergesundheit, beschlossen zusammen mit Physikern des Instituts für Photonische Technologien des Bundesforschungszentrums "Kristallographie und Photonik", eine Prothese für die extrazelluläre Matrix für das Gehirn herzustellen. Das Projekt wurde von der Russian Science Foundation unterstützt.
„Unser Forschungszyklus widmet sich der Entwicklung dreidimensionaler künstlicher Materialien, Analoga der extrazellulären Matrix aus Polymeren. Sie wiederholen die mechanischen Eigenschaften des Gehirns, unterstützen das Wachstum und die Teilung von Zellen. Die geschaffenen Strukturen können die verlorene interzelluläre Matrix des Nervengewebes imitieren und zu dessen Wiederherstellung beitragen “, sagt Petr Timashev, Leitender Forscher am Institut für Photonische Technologien, Direktor des Instituts für Regenerative Medizin der Ersten Staatlichen Medizinischen Universität Moskau, benannt nach I. M. Sechenov, Preisträger des Moskauer Regierungspreises.
Das Transplantat wird bereits an Labortieren klinisch getestet. Wissenschaftler nahmen einer Maus Gehirngewebe und transplantierten es auf eine Polymermatrix, die die extrazelluläre Matrix nachahmt. Als das Gewebe auf der Matrix wuchs, waren die Forscher davon überzeugt, dass die Neuronen elektrochemische Impulse austauschen. Das heißt, Neurotransmitter in Geweben - Substanzen, die elektrochemische Impulse zwischen Neuronen übertragen - erfüllen ihre Funktion erfolgreich.
So sehen die auf eine Polymermatrix transplantierten Hippocampuszellen der Maus am 10. Entwicklungstag / Institut für Regenerative Medizin der ersten nach Moskau benannten staatlichen medizinischen Universität aus SIE. Sechenova, Institut für Photonische Technologien, Forschungszentrum Kristallographie und Photonik, Russische Akademie der Wissenschaften, Petr Timashev.
Nun wollen die Autoren der Entwicklung untersuchen, wie die "Prothese" in einem lebenden Organismus absorbiert wird, wenn das Gewebe gewachsen und wieder aufgebaut ist. Darüber hinaus müssen Biologen die Reaktion des umgebenden Gewebes auf implantierbare Strukturen untersuchen und die Abstoßung der Matrix verhindern.
Eine künstliche extrazelluläre Matrix ist nicht nur für das Gehirn nützlich, sondern auch zur Wiederherstellung der Integrität des Gewebes des Bewegungsapparates, der Epithelauskleidung, beispielsweise in der Harnröhre, des Magen-Darm-Trakts sowie bei Hautläsionen. Für die rekonstruktive Chirurgie entwickeln Wissenschaftler Analoga von Knochengewebe, Gefäßprothesen und Platten auf der Basis der extrazellulären Matrix.
