Разработанные Пенном нейронные сети демонстрируют надежду на восстановление аксонов в мозге с минимальным нарушением мозговых тканей
Добавить в закладки
Статьи

Разработанные Пенном нейронные сети демонстрируют надежду на восстановление аксонов в мозге с минимальным нарушением мозговых тканей

Лабораторные нейронные сети способны заменять потерянные аксональные треки в головном мозге пациентов с тяжелыми травмами головы, инсультами или нейродегенеративными заболеваниями, и их можно безопасно доставить с минимальным повреждением тканей мозга, согласно новому исследованию отделения Penn Medicine. Нейрохирургические исследования. Их работа опубликована в Journal of Neural Engineering .

Д. Кейси Каллен, доктор философии

Ссылки по теме
Медицинский факультет Перельмана при Пенсильванском университете

Система здравоохранения Пенсильванского университета

Сложная функция головного мозга обусловлена ​​активностью популяций нейронов — дискретных центров обработки, связанных длинными волокнистыми выступами, известными как аксоны. Когда эти связи повреждены в результате травмы или заболеваний, таких как болезнь Паркинсона или Альцгеймера, они, в отличие от многих других клеток в организме, имеют очень ограниченную способность к регенерации, что приводит к необратимому нарушению передачи сигналов и структуры коммуникации в организме.

Старший автор Д. Кейси Каллен, доктор философии , доцент кафедры нейрохирургии, и его команда работали над наращиванием замещающих соединений, называемых нейронными сетями, спроектированными микротканями (микро-TENNS), в лаборатории и проверяли их способность «подключать» -in »для замены сломанных путей аксонов при имплантации в мозг. Команда Каллена разработала микро-TENN, чтобы они состояли из дискретных популяций зрелых нейронов коры головного мозга, охваченных длинными аксональными проекциями внутри миниатюрных волосоподобных структур. Эти микро-TENN изначально были разработаны в сотрудничестве с доктором медицины Дугом Смитом, профессором нейрохирургии Роберта А. Гроффа и директором Центра травм и восстановления мозга., являются первыми трансплантируемыми нейронными сетями, которые в миниатюре имитируют структуру проводящих путей мозга.

В предыдущей публикации 2015 года в Tissue EngineeringКаллен и его коллеги показали, что предварительно сформированные микро-TENNS могут быть доставлены в мозг крыс для формирования новой архитектуры мозга, которая одновременно заменяет нейроны, а также длинные аксональные проекции. «Микро-TENNS сформировали синаптические связи с существующими нейронными сетями в коре головного мозга и таламусе, участвующими в сенсорной и моторной обработке, и поддерживали свою аксональную архитектуру в течение нескольких недель, чтобы структурно имитировать дальние связи аксонов», — сообщил Каллен. Эта работа была первой, продемонстрировавшей, что живые микро-TENNS могут успешно интегрироваться в существующие структуры мозга и восстанавливать недостающие мозговые пути, но команда отметила необходимость улучшения того, как они доставляются в мозг, поскольку это первоначальное исследование требовало, чтобы микротЭНы втягиваются в иглы.

В ответ исследовательская группа разработала новый, менее инвазивный метод доставки путем нанесения ультратонкого покрытия на микро-TENN с использованием геля, обычно встречающегося в пищевых и биомедицинских продуктах. Эта новая стратегия биоматериалов позволяет инкапсулировать полностью сформированные нейронные сети для их введения в мозг без использования иглы. «Мы искали материалы, которые могут образовывать твердую оболочку, которая размягчается сразу после введения, чтобы лучше соответствовать механическим свойствам нативной мозговой ткани», — сказал Каллен. Команда предположила, что это минимизирует реакцию организма и улучшит выживание и интеграцию нейронных сетей. Дополнительное покрытие не повлияло на количество выживших нейронов, а безыгольный метод существенно снижает площадь имплантата. предполагая, что это нанесет меньший ущерб и, таким образом, обеспечит более благоприятную среду для имплантированных нейронов, чтобы они могли интегрироваться с существующей нервной системой мозга. «Требуются дополнительные исследования для непосредственного тестирования выживания и интеграции нейронов микро-TENN для каждого из этих методов вставки», — сказал Каллен.




Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Автор: admin
Опубликовано: 28.01.2021

Adblock
detector
  X