El cerebro es el órgano más complejo y menos estudiado. La más mínima violación puede inhabilitar a toda la persona, apagar la conciencia. ¿Es posible crear una "prótesis" para un cerebro dañado? La medicina moderna aún no es capaz de realizar tal tarea, pero los científicos ya están tratando de hacer algo en esta dirección.
Memoria artificial
Una parte del cerebro llamada hipocampo controla nuestros recuerdos. Si está dañado, entonces la persona no puede memorizar información durante mucho tiempo. El hipocampo está amenazado no solo por lesiones, sino también por diversos trastornos neurológicos, por ejemplo, epilepsia, depresión, enfermedad de Alzheimer.
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Desde 2012, un grupo de científicos estadounidenses dirigido por Theodore Berger ha estado desarrollando un dispositivo que reemplaza la parte dañada del hipocampo. Es un chip con dos juegos de electrodos que registra recuerdos a corto plazo. Usando el primer juego de electrodos, los impulsos eléctricos del hipocampo se envían al chip y desde allí se envían a la computadora. Convierte los datos en recuerdos a largo plazo y los envía a un segundo juego de electrodos, implantado en una parte sana del hipocampo.
El hipocampo artificial se probó en ratas. A los animales se les inyectó una sustancia que altera la memoria a largo plazo, luego se conectó un chip y se probó su capacidad para memorizar información. Se ha demostrado que los implantes son eficaces. Según el grupo de Berger, se llevaron a cabo experimentos similares en monos e incluso en pacientes con epilepsia. Por supuesto, en el cerebro humano hay demasiadas neuronas y conexiones entre ellas, por lo que es demasiado pronto para hablar sobre el tratamiento de las personas. Sin embargo, los científicos tienen la intención de llevar el implante al mercado, para lo que crearon una startup Kernel, encabezada por Berger.
Jaula de rescate
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Debido a lesiones y enfermedades, las conexiones en las redes neuronales se rompen y las funciones que realizaban las partes dañadas del cerebro se pierden. En algunos casos, el cuerpo puede restaurar las conexiones entre las neuronas por sí solo, solo necesita un marco en el que crecerán nuevos tejidos.
El andamio natural para el crecimiento de tejido en el cuerpo es la matriz extracelular. También actúa como una barrera entre las células y la sangre, almacena moléculas biológicamente activas producidas por las células que contiene, proporciona una entrada de nutrientes y oxígeno a las células y elimina los productos de desecho. La falla en el funcionamiento de la matriz extracelular conduce a enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson, y diversas formas de demencia. El nuevo marco podría aliviar la condición del paciente e incluso curarlo.
Los médicos de la Primera Universidad Médica Estatal de Moscú que lleva el nombre de IM Sechenov y el Centro Nacional de Investigación Médica para la Salud Infantil, junto con los físicos del Instituto de Tecnologías Fotónicas del Centro Federal de Investigación "Cristalografía y Fotónica", decidieron crear una prótesis para la matriz extracelular del cerebro. El proyecto fue apoyado por la Russian Science Foundation.
“Nuestro ciclo de investigación está dedicado al desarrollo de materiales artificiales tridimensionales, análogos de la matriz extracelular hecha de polímeros. Repiten las propiedades mecánicas del cerebro, apoyan el crecimiento y la división de las células. Las estructuras creadas podrán imitar la matriz intercelular perdida del tejido nervioso y contribuir a su restauración”, dice Petr Timashev, investigador principal del Instituto de Tecnologías Fotónicas, Director del Instituto de Medicina Regenerativa de la Primera Universidad Médica Estatal de Moscú, que lleva el nombre de IM Sechenov, ganador del Premio del Gobierno de Moscú.
El injerto ya está siendo sometido a ensayos clínicos en animales de laboratorio. Los científicos tomaron tejido cerebral de un ratón y lo trasplantaron a una matriz de polímero que imita la matriz extracelular. Cuando los tejidos crecieron en la matriz, los investigadores se convencieron de que las neuronas intercambian impulsos electroquímicos. Es decir, los neurotransmisores en los tejidos, sustancias que transmiten impulsos electroquímicos entre neuronas, cumplen con éxito su función.
Así es como se ven las células del hipocampo de ratón trasplantadas a una matriz de polímero en el décimo día de desarrollo / Instituto de Medicina Regenerativa de la Primera Universidad Médica Estatal de Moscú que lleva el nombre ELLOS. Sechenova, Instituto de Tecnologías Fotónicas, Centro de Investigación Cristalografía y Fotónica, Academia de Ciencias de Rusia, Petr Timashev.
Ahora los autores del desarrollo pretenden evaluar cómo la "prótesis" se absorbe dentro de un organismo vivo cuando los tejidos han crecido y reconstruido. Además, los biólogos deberán estudiar la reacción de los tejidos circundantes a las estructuras implantables y prevenir el rechazo de la matriz.
Una matriz extracelular artificial es útil no solo para el cerebro, sino también para restaurar la integridad de los tejidos del sistema musculoesquelético, el revestimiento epitelial, por ejemplo, en la uretra, el tracto gastrointestinal, así como para las lesiones cutáneas. Para la cirugía reconstructiva, los científicos están desarrollando análogos de tejido óseo, prótesis vasculares, placas basadas en la matriz extracelular.
