Прорыв на стыке технологий: как интерфейсы мозг-компьютер и выращенные нейроны могут вернуть утраченные функции

При инсульте, черепно-мозговых и спинальных травмах прежде всего гибнут нейроны, а во взрослом мозге они восстанавливаются очень медленно и не полностью, поэтому утраченная функция не возвращается в полном объёме.

Существующие решения делятся на три группы: симптоматическое лечение (хирургия, реабилитация, лекарства), которое облегчает жизнь, но не устраняет первопричину; интерфейсы мозг-компьютер (BCI), которые обходят повреждение, но неинвазивные версии неточны, а инвазивные нестабильны и небезопасны; и трансплантация новых нейронов, которая перспективна, но пересаженные клетки хаотично соединяются, плохо снабжаются кровью и могут отторгаться.

Авторы обзорной статьи в Advanced Science предлагают объединить два последних подхода - BCI и нейронные органоиды (выращенные в пробирке скопления нервных клеток), чтобы каждая технология закрывала слабые места другой. Идея в том, чтобы за счёт новых нейронов заменить повреждённую ткань, а за счёт BCI наладить контакт в области повреждения. Системы дополняют друг друга: BCI считывает сигналы мозга и стимулирует органоид, а органоид чётче передаёт сигналы и поставляет BCI информацию для обучения; встроенные биосенсоры отслеживают состояние органоида. Для лучшей адаптации берут незрелые колонии нейронов с предсказуемыми реакциями.

Основные проблемы возникают при пересадке: жёсткий электрод в мягкой ткани травмирует её, усиливая воспаление и рубцевание. Решения: встраивать электронику в органоид ещё на стадии развития, чтобы ткань контактировала только с нервной тканью органоида, либо использовать проникающие интерфейсы из микроигл и нанопроволок. Электростимуляция органоидов in vitro ускоряет созревание нейронов и снижает рубцевание, а взаимное обучение системы органоид-BCI персонализирует лечение.

Остаются нерешённые проблемы: органоиды остаются незрелыми, слабо миелинизированы, их судьба после пересадки непредсказуема, клетки сильно разнятся по составу, не найдено оптимальное время трансплантации. Есть и этические вопросы: считается, что органоиды не имеют сознания, но это не закрыто до конца, а BCI может считывать не только движения, но и мысли, что является вторжением в приватность.

Таким образом, объединение BCI и нейронных органоидов решает множество проблем этих технологий по отдельности - снижает иммунную реакцию и рубцевание, персонализирует лечение, делает трансплантацию более контролируемой и долговременной, но исследователи пока лишь в начале этого пути.

DOI: 10.1002/advs.75444

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: