Наука13 юни 2024

Първият в света прозрачен пластмасов черепен имплант отваря прозорец към човешкия мозък

Докато трае операцията пациентът решава пъзел и свири на китара

изображение: iStock

За първи път в света учените буквално отвориха прозорец към човешкия мозък. Те вмъкнаха прозрачен панел в черепа на пациент и успяха да съберат изображения с висока разделителна способност през него, докато пациентът беше буден и изпълняваше различни действия.

Пациентът, който се включва доброволно в това пионерско проучване, е 39-годишният Джаред Хейгър, който претърпял черепно-мозъчна травма (TBI) по време на злополука със скейтборд през 2019 г. Част от черепа на Хейгър била отстранена хирургически, за да се даде място на мозъчната тъкан да набъбне, докато зараства. Заради пандемията от COVID-19, поставянето на протеза в черепа на Хейгър се отлага с няколко години.

Докато чака операция, Хейгър се включва доброволно в изследователски проект, ръководен от Чарлз Лиу, професор в Медицинския факултет Кек и директор на Центъра за неврореставрация на USC, в сътрудничество с колегата си Джонатан Русин и екип от Калтех. Новата техника, приложена в проекта се нарича функционално ултразвуково изображение (fUSI).

Изследванията с ултразвук са по-евтини и по-удобни за пациента, пък и апаратурата е по-лесно преносима. А освен това за разлика от неподвижното лежане в машината за ЯМР, при изследванията с ултразвук лекарите събират данните, докато пациентът участва в различни леки дейности.

Пациентите с TBI често развиват неврологични проблеми, включително деменция. Учените се надяват че fUSI може да бъде начин за наблюдение на тези процеси. „Ако можем да извлечем информация чрез имплант на черепа на пациент, това може да ни позволи да осигурим по-безопасно и проактивно лечение“, обяснява Лиу.

Проблемът е, че fUSI не работи чрез конвенционална черепна протеза. Появява се идеята за прозрачен прозорец. Изработен е от полиметилметакрилат. Той има двойна цел – да „поправи“ черепа на Хайгер и да позволи събирането на данни от изображения на мозъка. Цялото парче пластмаса е с дебелина 4 милиметра, със секция с дебелина 2 милиметра, за да даде на ултразвуковия трансдюсер достъп до париеталната и моторната кора на мозъка.

„Тази област от мозъка, която е важна за формиране на намерения и извършване на двигателни действия, вече е обстойно проучена чрез други методи в нашата лаборатория“, разказва професор Ричард Андерсен, част от екипа в Калтек.

Преди и след операцията Хайгър бил помолен да реши пъзел „свържи точките“ на компютър и да изсвири няколко мелодии на китарата си, докато се извършва ултразвукът.

Експерти от екипа обясняват, че този метод е много по-щадящ пациента и за разлика от други платформи за интерфейс мозък-компютър, които изискват електроди да бъдат имплантирани в мозъка, той има много по-малко бариери за прилагане.

Ако на повече хора се предложи тази алтернативна протеза, това може да позволи на учените да съберат полезни данни за резултатите от TBI в по-широк мащаб.

Изследването е публикувано в Science Translational Medicine.