Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Ny forskning publicerad idag har visat att små grafenneurala prober kan användas säkert för att avsevärt förbättra vår förståelse av orsakerna till epilepsi.
Den grafendjupa neurala sonden (gDNP) består av en millimeter lång linjär uppsättning mikrotransistorer inbäddade i ett mikrometertunt polymert flexibelt substrat. Transistorerna har utvecklats av ett samarbete mellan University of Manchesters Neuromedicine Lab och UCL:s Institute of Neurology tillsammans med sina Graphene Flagship-partners.
Uppsatsen, publicerad idag i Nature Nanotechnology , visar att de unika flexibla hjärnsonderna kan användas för att registrera patologiska hjärnsignaler associerade med epilepsi med utmärkt trohet och hög rumslig upplösning.
Dr Rob Wykes från University of Manchesters Nanoneuro-team säger att "tillämpningen av denna teknik kommer att tillåta forskare att undersöka rollen som infralåga svängningar spelar för att främja känslighetsfönster för övergången till anfall, samt att förbättra upptäckten av kliniskt relevanta elektrofysiologiska biomarkörer associerade med epilepsi."
De flexibla gDNP-enheterna implanterades kroniskt i möss med epilepsi. De implanterade enheterna gav enastående rumslig upplösning och mycket rik bred bandbreddsinspelning av epileptiska hjärnsignaler under veckor. Dessutom bekräftade omfattande kroniska biokompatibilitetstester ingen signifikant vävnadsskada och neuroinflammation, vilket tillskrivs biokompatibiliteten hos de använda materialen, inklusive grafen, och den flexibla naturen hos gDNP-enheten.
Förmågan att registrera och kartlägga hela spektrumet av hjärnsignaler med hjälp av elektrofysiologiska sonder kommer att avsevärt förbättra vår förståelse av hjärnsjukdomar och underlätta den kliniska hanteringen av patienter med olika neurologiska störningar. Nuvarande teknologier är begränsade i sin förmåga att exakt erhålla ultralångsamma hjärnsignaler med hög spatial trohet.
Epilepsi är den vanligaste allvarliga hjärnsjukdomen i världen, med upp till 30 % av människor som inte kan kontrollera sina anfall med traditionella antiepileptika. För läkemedelsrefraktära patienter kan epilepsikirurgi vara ett genomförbart alternativ. Kirurgiskt avlägsnande av det område av hjärnan där anfallen först börjar kan resultera i anfallsfrihet; Men framgången med operation är beroende av att noggrant identifiera anfallszonen (SOZ).
Epileptiska signaler spänner över ett brett spektrum av frekvenser - mycket större än det band som övervakas i konventionellt använda skanningar. Elektrografiska biomarkörer för en SOZ inkluderar mycket snabba svängningar såväl som infralångsam aktivitet och likströmsskift (DC).
Genom att implementera denna nya teknik kan forskare undersöka vilken roll infralångsamma svängningar spelar för att främja känslighetsfönster för övergången till anfall, samt förbättra upptäckten av kliniskt relevanta elektrofysiologiska biomarkörer associerade med epilepsi.
Framtida klinisk översättning av denna nya teknologi ger möjlighet att identifiera och begränsa mycket mer exakt de zoner i hjärnan som är ansvariga för anfallsdebut före operation, vilket leder till mindre omfattande resektioner och bättre resultat. I slutändan kan denna teknik också användas för att förbättra vår förståelse för andra neurologiska sjukdomar som är förknippade med ultralångsamma hjärnsignaler, såsom traumatisk hjärnskada, stroke och migrän. + Utforska vidare
