 Исследователи успешно продемонстрировали, как графен может взаимодействовать с нейронами, или нервными клетками, при сохранении целостности этих жизненно важных клеток. Их работа может быть использована для создания электродов на основе графена, который может быть безопасно имплантирован в мозг, предлагая перспективы для восстановления сенсорных функций для ампутантов или парализованных пациентов, или для лиц с двигательными расстройствами, такими как эпилепсия или болезнь Паркинсона.
Ранее другие группы показали возможность использования обработанного графена для взаимодействия с нейронами. Однако отношение сигнал-шум от этого интерфейса было очень низким Разработав методики работы с необработанным графеном, исследователи сохранили электропроводность материала, что делает его значительно лучшим электродом. Затем они проверили способность нейронов генерировать электрические сигналы и обнаружили, что нейроны сохранили свои свойства неизменными.
Понимание мозга возросло до такой степени, что, взаимодействуя непосредственно между мозгом и внешним миром исследователи теперь могут обуздать и контролировать некоторые из своих функций. Например, путем измерения электрических импульсов мозга, сенсорные функции могут быть восстановлены. Это может быть использовано для управления роботизированными руками для ампутантов или любым количеством базовых процессов для парализованных пациентов - от речи до перемещения объектов в окружающем мире. Альтернативно, путем вмешательства в эти электрические импульсы, двигательные расстройства (такие как эпилепсия или болезнь Паркинсона) можно начать контролировать.
Ученые сделали это возможным путем разработки электродов, которые могут быть размещены в глубине мозга. Эти электроды подключаются непосредственно к нейронам и передают их электрические сигналы от тела, позволяя декодировать их смысл.
Однако интерфейс между нейронами и электродами часто был проблематичным: мало того, что электроды должны быть очень чувствительны к электрическим импульсам - они должны быть стабильными в организме без изменения ткани, которую они измеряют.
Современные электроды, используемые для этого интерфейса (на основе вольфрама или кремния) часто страдают от частичной или полной потери сигнала с течением времени. Это часто вызвано образованием рубцовой ткани от вставки электрода, которая предотвращает движение электрода вместе естественными движениями мозга из-за его жесткой природы.
Было показано, что графен станет перспективным материалом для решения этих проблем, из-за его превосходной проводимости, гибкости, биосовместимости и стабильности внутри тела.
На основании экспериментов, проведенных в культурах клеток головного мозга крысы, исследователи обнаружили, что необработанные графеновые электроды хорошо сопрягаются с нейронами. Изучая нейроны с помщью электронной микроскопией и иммунофлуоресценции, исследователи обнаружили, что они оставались здоровыми, передавая нормальные электрические импульсы и, что немаловажно, не были замечены ни в одной из побочных реакций, которые приводят к повреждению рубцовой ткани.
По словам исследователей, это первый шаг к использованию нетронутых графеновых материалов в качестве электрода для нейро-интерфейса. В будущем исследователи будут изучать, как различные формы графена, состоящие из нескольких монослоев, способны влиять на нейроны, и может ли настройка свойств графена изменять синапсы и возбудимость нейронов новыми и уникальными способами.
|
