Για εκείνους που τα χρειάζονται περισσότερο, τα εγκεφαλικά εμφυτεύματα έχουν κάνει άλματα προόδου τα τελευταία χρόνια. Ένα εμφύτευμα απαλύνει τις ακούσιες δονήσεις που σχετίζονται με τη νόσο του Πάρκινσον. Ένα άλλο επιτρέπει σε παράλυτους να χειραγωγήσουν ρομποτικούς βραχίονες. Αυτά είναι καταπληκτικά πράγματα, αλλά είναι μόλις ένα δείγμα απο αυτό που μας περιμένει στο μέλλον.
Τα περισσότερα εμφυτεύματα είναι ακόμη αρκετά μεγάλα σε σχέση με τον εγκέφαλο και πολλά είναι άκαμπτα και απαιτούν χειρουργικές επεμβάσεις. Μια νέα προσέγγιση έχει ως στόχο να αλλάξει όλα αυτά με την αντικατάσταση επίπεδων εμφυτευμάτων με ενέσιμο ηλεκτρονικό πλέγμα.
Σε μια πρόσφατη δημοσίευση στο περιοδικό Nature, μια ομάδα ερευνητών του Χάρβαρντ περιγράφουν τη δημιουργία ενός ευέλικτου πλέγματος νανοκαλωδίων με ηλεκτρόδια ή τρανζίστορ νανοκλίμακας που τοποθετούνται σε κάθε ενσύρματη διασταύρωση. Το πλέγμα είναι εύπλαστο, “απαλό σαν μετάξι” και ευρύχωρο, επιτρέποντάς την φυσική ενσωμάτωση στον εγκέφαλο και την αναδιοργάνωση γειτονικών κυττάρων σε κοντινή απόσταση.
-Τέτοια έρευνα μπορεί να δώσει πολύτιμες πληροφορίες για τα αίτια εγκεφαλικών νόσων και για το πως ο εγκέφαλος επεξεργάζεται πληροφορίες.
Η έρευνα έγινε από τον καθηγητή χημείας στο Χάρβαρντ, Charles Lieber, και μια διεθνή ομάδα επιστημόνων. Ο διευθυντής του Κέντρου Νευροτεχνολογίας του Πανεπιστημίου Κολούμπια, Rafael Yuste, είπε πως “άφησε αρκετούς από εμάς με ανοιχτό το στόμα” μετά από την παρουσίαση του το 2014.
Για να εμφυτευθεί το πλέγμα, μερικά εκατοστά του υλικού τυλίγονται σε σύριγγα με διάμετρο 100 μικρομέτρων και εγχέονται μέσω μιας οπής στον εγκέφαλο. Αυτό κάνει τη διαδικασία λιγότερο επεμβατική από τις τρέχουσες τεχνικές. Μόλις βρεθεί στο εσωτερικό, ξετυλίγεται και απλώνεται πάνω στην κυματοειδή επιφάνεια του εγκεφάλου. Νανοκαλώδια συνδέουν το πλέγμα με υπολογιστές στον έξω κόσμο που μπορούν είτε να καταγράφουν την εγκεφαλική δραστηριότητα ή να διεγείρουν νευρώνες που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση.
Η ομάδα έχει δοκιμάσει εμφυτεύματα απο 16 διαφορετικά συστατικά σε ποντίκια. Έχουν καταγράψει και τονώσει μεμονωμένους νευρώνες και δεν διαπίστωσαν καμία ένδειξη ανοσολογικής απόκρισης – που σημαίνει πως μετά από πέντε εβδομάδες το σώμα δεν το απορρίπτει.
“Οι υπάρχουσες τεχνικές είναι αταίριαστες προς τον τρόπο που ο εγκέφαλος είναι δομημένος,” λέει ο Lieber. “Αλλά το ενέσιμο ηλεκτρονικό πλέγμα μας, είναι σαν να μην υπάρχει καθόλου. Είναι εκατομμύρια φορές πιο ευέλικτο από οποιαδήποτε άλλα ευέλικτα ηλεκτρονικά και έχει χαρακτηριστικά υπο-κυτταρικού μεγέθους. Είναι αυτό που αποκαλώ “νευρο-φιλικό” -αρέσκεται στο να αλληλεπιδρά με τους νευρώνες.”
Στο μέλλον, η ομάδα ελπίζει να κάνει τη συσκευή ασύρματη και να την τροποποιήσει ώστε να συμπεριλάβει εκατοντάδες στοιχεία και αισθητήρες πολλαπλών τύπων. Ένας τέτοιος αισθητήρας, για παράδειγμα, θα μπορούσε να είναι νανοκαλώδιο σε σχήμα καρφίτσας, για να μετράει την ηλεκτρική δραστηριότητα τόσο εντός όσο και εκτός των νευρώνων.
Θα πρέπει να σημειωθεί, βέβαια, ότι η έρευνα είναι ακόμα στα αρχικά στάδια. Επειδή λειτουργεί στα ποντίκια, δεν σημαίνει ότι θα λειτουργήσει και στον άνθρωπο. Περαιτέρω, χρειάζεται περισσότερη έρευνα και μεγαλύτερες δοκιμές (πέρα από πέντε εβδομάδες) για να εμπεριστατωθεί η ασφάλεια της τεχνολογίας. Ωστόσο, ακόμα και σαν τεχνολογία αιχμής, μας προϊδεάζει για το μέλλον. Όπως και με άλλες νανοτεχνολογίες που περιγράψαμε, η δυναμική των λιγότερο επεμβατικών, πιο στοχευμένων εμφυτεύματων του εγκεφάλου και των διεπαφών είναι σημαντική.
Ακριβώς όπως η τεχνολογία απεικόνισης του εγκεφάλου έχει εμβαθύνει την κατανόησή μας για το πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος, τα εμφυτεύματα για την μέτρηση των ενεργών νευρώνων μπορούν να της δώσουν ακόμα μεγαλύτερη ευκρίνεια.
Τέτοια έρευνα μπορεί να δώσει πολύτιμες πληροφορίες για τα αίτια εγκεφαλικών νόσων και για το πως ο εγκέφαλος επεξεργάζεται πληροφορίες, ανοίγοντας τον δρόμο για την αντίστροφη μηχανική να καταστήσει ορισμένες διεργασίες στους υπολογιστές πιο αποτελεσματικές. Αυτό θα επιτρέψει στους υπολογιστές να σκεφτούν δημιουργικά και να κατανοήσουν τον κόσμο περισσότερο σαν εμάς.
Επίσης, καλύτερα εμφυτεύματα για τον εγκέφαλο μπορούν να αποδειχθούν ισχυρά θεραπευτικά εργαλεία, για άμβλυνση των συμπτωμάτων της νόσου του Πάρκινσον ή την αποκατάσταση ενός βαθμού ελευθερίας σε όσους πάσχουν απο παράλυση (και άλλα πολλά). Και φυσικά, όσο λιγότερο επεμβατικά, τόσο το καλύτερο. Καθώς το προφίλ κινδύνου μειώνεται, η τεχνολογία θα έχει νόημα για όλο και περισσότερους ασθενείς.
Ο συγγραφέας επιστημονικής φαντασίας, Ramez Naam, έγραψε πρόσφατα μια εξαιρετική ανάλυση για την τρέχουσα κατάσταση της τεχνολογίας και έδωσε μια πρόγευση από το μακρινό μέλλον. Ο Naam έκανε παραλληλισμό με τον κόσμο των υπολογιστών και ονόμασε αυτή την εποχή για τα εγκεφαλικά εμφυτεύματα, ως την εποχή του DOS. Αλλά, όσο οι συσκευές συρρικνώνονται, γίνονται λιγότερο επεμβατικές και πιο βιοσυμβατές, κοντοζυγώνει και η εποχή του iPhone.
