Nye grafen-baserede neurale prober forbedrer detektion af epileptiske hjernesignaler

Ny forskning offentliggjort i dag har vist, at bittesmå graphene neurale prober kan bruges sikkert til i høj grad at forbedre vores forståelse af årsagerne til epilepsi.

Den grafendybde neurale probe (gDNP) består af et millimeter langt lineært array af mikrotransistorer indlejret i et mikrometertyndt polymert fleksibelt substrat. Transistorerne blev udviklet af et samarbejde mellem University of Manchester's Neuromedicine Lab og UCL's Institute of Neurology sammen med deres Graphene Flagship-partnere.

Artiklen, offentliggjort i dag i Nature Nanotechnology , viser, at de unikke fleksible hjerneprober kan bruges til at registrere patologiske hjernesignaler forbundet med epilepsi med fremragende troskab og høj rumlig opløsning.

Dr. Rob Wykes fra University of Manchesters Nanoneuro-team siger, at "anvendelse af denne teknologi vil give forskere mulighed for at undersøge den rolle, infralangsomme oscillationer spiller i at fremme modtagelighedsvinduer for overgangen til anfald, samt forbedre detektion af klinisk relevante elektrofysiologiske biomarkører forbundet med epilepsi."

De fleksible gDNP-enheder blev kronisk implanteret i mus med epilepsi. De implanterede enheder gav enestående rumlig opløsning og meget rig bred båndbreddeoptagelse af epileptiske hjernesignaler over uger. Derudover bekræftede omfattende kroniske biokompatibilitetstests ingen signifikant vævsskade og neuro-inflammation, tilskrevet biokompatibiliteten af ​​de brugte materialer, herunder grafen, og den fleksible natur af gDNP-enheden.

Evnen til at registrere og kortlægge hele rækken af ​​hjernesignaler ved hjælp af elektrofysiologiske prober vil i høj grad fremme vores forståelse af hjernesygdomme og hjælpe den kliniske håndtering af patienter med forskellige neurologiske lidelser. Nuværende teknologier er begrænset i deres evne til præcist at opnå ultralangsomme hjernesignaler med høj rumlig troskab.

Epilepsi er den mest almindelige alvorlige hjernesygdom på verdensplan, hvor op til 30 % af mennesker er ude af stand til at kontrollere deres anfald ved hjælp af traditionelle anti-epileptiske lægemidler. For lægemiddelrefraktære patienter kan epilepsikirurgi være en levedygtig mulighed. Kirurgisk fjernelse af det område af hjernen, hvor anfaldene først starter, kan resultere i anfaldsfrihed; operationens succes afhænger dog af nøjagtig identifikation af anfaldsstartzonen (SOZ).

Epileptiske signaler spænder over en lang række frekvenser - meget større end det bånd, der overvåges i konventionelt anvendte scanninger. Elektrografiske biomarkører for en SOZ inkluderer meget hurtige svingninger samt infralangsomme aktivitet og jævnstrøms (DC) skift.

Implementering af denne nye teknologi kan give forskere mulighed for at undersøge den rolle, infralangsomme oscillationer spiller for at fremme modtagelighedsvinduer for overgangen til anfald, samt forbedre detektion af klinisk relevante elektrofysiologiske biomarkører forbundet med epilepsi.

Fremtidig klinisk oversættelse af denne nye teknologi giver mulighed for at identificere og begrænse meget mere præcist de zoner i hjernen, der er ansvarlige for anfaldsstart før operation, hvilket fører til mindre omfattende resektioner og bedre resultater. I sidste ende kan denne teknologi også anvendes til at forbedre vores forståelse af andre neurologiske sygdomme forbundet med ultralangsomme hjernesignaler, såsom traumatisk hjerneskade, slagtilfælde og migræne. + Udforsk yderligere

Unik hjernekanal bekæmper epileptiske anfald