Ученые разработали графеновый датчик, способный определять степень повреждения отдельных участков головного мозга во время инсульта. Новая технология позволяет регистрировать электрические сигналы, по которым можно отличить относительно здоровые ткани от поврежденных и находящихся под угрозой гибели. О разработке сообщили исследователи Манчестерского университета, опубликовавшие результаты экспериментов в научном журнале Brain.
Читайте: Пенсии в России резко вырастут в октябре: кто получит прибавку
В создании устройства также участвовали специалисты Института микроэлектроники Барселоны, Каталонского института нанонауки и нанотехнологий и немецкой компании Multi Channel Systems. Работу проводили на мышах, у которых моделировали ишемический инсульт. Именно этот тип заболевания возникает при нарушении кровоснабжения определенной области головного мозга.
Исследователи установили, что повреждение мозговой ткани не ограничивается первоначальным прекращением поступления крови. После инсульта через окружающие участки распространяются волны аномальной электрической активности, известные как распространяющиеся корковые деполяризации. Они способны усиливать повреждение клеток и увеличивать область поражения мозга.
До настоящего времени подробно отслеживать такие процессы было сложно. Традиционные устройства регистрации активности мозга недостаточно точно улавливают очень медленные электрические изменения, возникающие в поврежденных тканях. Для решения этой проблемы ученые использовали высокочувствительные датчики на основе графена, размещенные непосредственно на поверхности мозга экспериментальных животных.
Новая система позволила зарегистрировать электрические волны с высокой детализацией. Выяснилось, что форма и характеристики сигналов отражают состояние окружающей мозговой ткани. По ним исследователи смогли различать относительно здоровые участки, области с высоким риском дальнейшего повреждения и ткани, уже получившие тяжелые повреждения.
Особенно важным оказалось различие в реакции кровеносных сосудов на электрические волны. В относительно здоровых областях мозга кровоток усиливался, помогая тканям справляться с последствиями нарушения кровоснабжения. Однако в более уязвимых участках наблюдалась противоположная реакция: приток крови дополнительно уменьшался, что могло усугублять повреждение клеток.
Ученые также проверили, можно ли повлиять на эти процессы с помощью лекарственных препаратов. В экспериментах использовали небольшие дозы кетамина — вещества, уже применяемого в медицинской практике. Его введение сокращало продолжительность повреждающих электрических волн и изменяло реакцию сосудов, способствуя улучшению кровоснабжения.
В результате у животных, получавших препарат, уменьшалась общая площадь повреждения головного мозга. Исследователи считают, что обнаруженный эффект может быть связан со способностью кетамина ослаблять патологическую электрическую активность и предотвращать дополнительное снижение кровотока. Однако возможность такого применения препарата у пациентов с инсультом еще требует отдельного изучения.
Один из авторов работы, доктор Роб Уайкс из Манчестерского университета, отметил, что новая технология впервые позволила настолько подробно исследовать электрические процессы, сопровождающие повреждение мозга. По его словам, особенно важно, что получаемые сигналы дают информацию не только о текущем состоянии тканей, но и об их уязвимости к дальнейшему разрушению.
Ведущий автор исследования Сэмюэл Флаэрти считает, что в перспективе графеновые датчики могут помочь врачам наблюдать за состоянием головного мозга непосредственно во время развития инсульта. Это позволит определять участки, которые еще можно сохранить, и выбирать наиболее подходящий момент для лечебного вмешательства.
Пока эффективность устройства подтверждена только в экспериментах на животных. Исследователям предстоит проверить безопасность технологии и возможность ее использования у людей. Тем не менее полученные результаты открывают перспективы для разработки систем, позволяющих отслеживать развитие инсульта и оценивать эффективность лечения в реальном времени.
Читайте также:
- Еще одна пандемия грозит России: количество больных стремительно увеличивается
- Россиянам грозят новые ограничения: что уже изменилось в октябре
- Платежки за ЖКХ резко выросли: сколько теперь придется платить россиянам
