С 1990-х годов для лечения больных людей применяют стимуляцию мозга с помощью хирургически имплантированных электродов.
Это касается пациентов с патологиями, которые не поддаются лечению таблетками. Например, это может быть болезнь Паркинсона на последней стадии, устойчивая к лекарствам эпилепсия или обсессивно-компульсивное расстройство.
При паркинсонизме электростимуляцию направляют в те участки мозга, которые отвечают за движение. Чаще всего выбирают небольшую группу нервных клеток в глубине мозга, которая помогает человеку плавно и осознанно двигать руками и ногами (субталамическое ядро).
Электрический сигнал, подаваемый на электрод, нарушает избыточные импульсы больного организма и облегчает состояние пациента. Однако имплантация электрода в мозг сопряжена с нейрохирургической операцией.
Учёные Сколтеха предложили инновацию — заменить электроды биосовместимыми микрочастицами размером с отдельный нейрон, которые можно вводить инъекцией.
«Когда смотришь на снимок мозга пациента с пятисантиметровым куском металла внутри, невольно задумываешься, нельзя ли обойтись чем-то менее инвазивным», — говорит один из авторов исследования, директор Центра био- и медицинских технологий Сколтеха, профессор Глеб Сухоруков.
Пока учёные предлагают менее травматичное, но всё же инвазивное вмешательство — уколы микрочастиц в мозг. Однако, по словам Сухорукова, если исследователям удастся сделать частицы ещё в 10 раз меньше, то инъекцию можно будет заменить на «назальную доставку», то есть микрочастицы будут попадать в мозг путём вдыхания пациентом лекарственного средства через нос.
Речь идёт о нетоксичных магнитных частицах, которые играют роль крошечных электродов в нервной ткани и воздействуют на блуждающий нерв. Блуждающий нерв — это самый длинный и разветвлённый нерв в теле человека.
Своё название он получил из-за обширной траектории: он связывает головной мозг с органами шеи, грудной и брюшной полостей.
Предлагаемые магнитные частицы имеют форму хоккейной шайбы, сделаны из полилактида — твёрдого биоразлагаемого полимера белого цвета с «начинкой» из крошечных стержней оксида железа.
Они воздействуют на нервную ткань и активируются за счёт переменного магнитного поля.
Учёные проверили свою разработку в эксперименте на мышах, введя наночастицы в область блуждающего нерва.
После дистанционного воздействия переменным магнитным полем магнитные частицы «включались» в работу, заставляя нейроны работать и изменять частоту дыхания и сердечный ритм животных.
На следующем этапе учёные хотят попробовать стимулировать нейроны у больных с тяжёлой формой паркинсонизма или эпилепсии.
Эксперимент на животных продемонстрировал, как можно дистанционно модулировать работу нервных клеток.
Данный метод воздействия на мозг пациента сейчас активно исследуется на предмет применения его для лечения болезни Альцгеймера и других форм деменции, синдрома Туретта, фармакорезистентной депрессии, наркомании и хронической боли.
Однако прежде чем широко внедрить метод в клинику, исследователям предстоит решить множество задач.