Nová technologie pro implantaci elektroden do mozku s nízkou invazivitou
V této části článku se budeme věnovat inovativnímu výzkumu, který byl prezentován na Univerzitě v Hongkongu. Byla vyvinuta technologie pro implantaci elektrod do mozku s použitím minimálně invazivní metody. Studie uvedená ve formě preprintu, jejíž autory jsou badatelé z Hongkongské univerzity, představuje nový způsob nasazení vysokohustotních elektroencefalografických (ECoG) polí.
Tradičně bylo pro zavedení elektroden do mozku nutné provést rozsáhlou operaci s otevřením lebky. Tento nový přístup využívá tzv. „guidewire“ (vodicí drát), který umožňuje zavedení elektroden skrze díru o průměru pouhých 4-8 mm. Tato inovativní metoda může znamenat revoluci v oblasti neurochirurgie a neurotechnologií.
Zařízení, které bylo vyvinuto, je vyrobeno z extrémně tenkého filmového elektrodenního pole o tloušťce 21 μm. Obsahuje 256 elektrod rozmístěných na ploše 2 cm čtverečních, které je možné složit a zasunout skrze malý otvor do mozku. Po zavedení lze elektrody rozvinout na ploše až 4 čtvereční cm, což se děje na tvrdé pleně mozkové.
Během operace se nejprve vyvrtají tři otvory o průměru 4 mm a jeden otvor o průměru 8 mm do lebky. Poté se složené zařízení zavede skrze větší otvor a specializovaný vodicí drát se vyvede třemi menšími otvory. Tažení tohoto drátu umožňuje elektrodam rozvinout se na požadované místo. Celá operace trvá přibližně dvě hodiny a je prováděna standardními neurochirurgickými nástroji.
Výzkumný tým provedl pilotní experiment s beaglemi. Elektrody byly implantovány do sluchové oblasti psů a byla sledována jejich mozková aktivita při poslechu různých frekvencí zvuku (100 Hz, 1000 Hz, 10 000 Hz). Bylo zjištěno, že pro každou frekvenci existují jasně odlišné vzory nervové aktivity. S využitím strojového učení bylo také možné s více než 80% přesností rozpoznat, kterou frekvenci zvuku pes slyšel.
Hlavní výhodou této technologie je výrazné snížení invazivity operace. Tradiční metody otevřeného chirurgického zákroku s sebou nesou riziko otoku mozku, zánětu a infekcí, což nová technologie minimalizuje. V experimentu byli psi schopni se již následující den normálně pohybovat a MRI vyšetření ukázalo, že struktura jejich mozku se nezměnila okamžitě po operaci ani dva týdny po ní.
Jakmile bude tato technologie uvedena do praxe, mohou být očekávány široké možnosti jejího využití v medicíně. Může například vést k vývoji nových sluchových pomůcek pro osoby se sluchovým postižením, které nemohou použít klasické kochleární implantáty. Také se otevírá cesta ke zlepšení schopnosti řídit stroje pouze myšlenkami prostřednictvím BCI a precizní diagnostice a léčbě epileptických záchvatů.
