ابداع الکترودهای ایمن برای تحریک عمقی مغز

به گزارش بولتن نیوز، گاهی برخی از بیماران مجبور می‌شوند که یک الکترود را با جراحی در مغز خود جای دهند. طی روند این جراحی، معمولا سوراخ‌هایی در جمجمه ایجاد می‌شوند تا الکترود در مغز کاشته شود. اگر لازم باشد که بیمار برای ارزیابی‌های پزشکی، اسکن ام‌.آر.آی تهیه کند و در دستگاه تصویربرداری ام‌.آر.آی قرار بگیرد، الکترود فلزی نسبت به میادین مغناطیسی واکنش نشان می‌دهد، می‌لرزند، گرما تولید می‌کند و ممکن است به مغز هم آسیب برساند. بیمارانی که به تحریک عمقی مغز نیاز دارند، باید با این واقعیت و خطرات احتمالی کاشت الکترود در مغز روبرو شوند.

این پژوهش که در "دانشگاه ایالتی سن‌دیه‌گو"(SDSU) انجام شده، بهبودهای امیدوارکننده‌ای را در ابداع الکترودها نشان می‌دهد. پژوهشگران در این پروژه، یک الکترود کربنی ابداع کرده‌اند تا به عنوان جایگزین الکترودهای فلزی به کار برود. یافته‌های پژوهش نشان می‌دهند که این الکترود جدید، واکنشی نسبت به اسکن‌های ام‌.آر.آی ندارند و نسبت به الکترودهای فلزی، ایمن‌تر هستند.

این الکترود کربنی که نخستین بار در سال 2017 ابداع شد، طوری طراحی شده که بدون تخریب یا تجزیه شدن، مدت بیشتری در مغز باقی بماند و سیگنال‌های قوی‌تری را منتشر و دریافت کند. پژوهشگران در سال 2018 طی بررسی جدیدی نشان دادند که الکترود کربنی نسبت به الکترودهای فلزی، عمر بیشتری دارد.

تحریک عمقی مغز، نوعی روش درمانی است که طی آن، الکترودهایی در مغز کاشته می‌شوند و به تولید پالس‌های الکتریکی می‌پردازند که حرکات غیرمعمول بدن را کنترل می‌کنند. استفاده از این روش در افرادی که به اختلالات حرکتی مبتلا هستند و واکنشی به دارو نشان نمی‌دهند، رو به گسترش است. پزشکان معمولا از تحریک عمقی مغز، برای درمان افراد مبتلا به پارکینسون، رعشه و انقباض غیرارادی مکرر و طولانی در عضلات که "دیستونی"(dystonia) نامیده می‌شود، استفاده می‌کنند. همچنین از این روش، برای درمان مشکلاتی مانند آسیب تروماتیک مغز، اعتیاد، فراموشی و افسردگی نیز استفاده می‌شود.

الکترودها تاکنون با لایه نازکی از پلاتین یا اکسید ایریدیم ساخته می‌شود اما الکترودهایی که از این فلزات ساخته می‌شوند، می‌توانند گرما تولید کنند و مانع بررسی دقیق ناحیه مورد نظر مغز در اسکن‌ها شوند. حرکت و لرزش این الکترودها هنگام تصویربرداری ام‌.آر.آی نیز می‌تواند برای بیماران، آزاردهنده باشد.

کربن، راه حلی ایمن

"سورابهی نیمبالکار"(Surabhi Nimbalkar)، نویسنده ارشد این پژوهش گفت: آزمایش‌های ما نشان می‌دهند که الکترود کربنی در تصویربرداری ام‌.آر.آی، مغناطیسی نمی‌شوند و برای بیمار، آزاردهنده نیستند.

این الکترود می‌تواند هم سیگنال‌های شیمیایی و هم سیگنال‌های الکتریکی مغز را بخواند؛ در حالی که الکترودهای فلزی فقط می‌توانند از عهده سیگنال‌های الکتریکی برآیند. این ویژگی الکتروده کربنی، به آن کمک می‌کند تا برای به کار رفتن در تصویربرداری ام‌.آر.آی مناسب باشد.

"سم کاسگنه"(Sam Kassegne)، استاد مهندسی مکانیک دانشگاه ایالتی سن‌دیگو و از نویسندگان این پژوهش گفت: یکی از مشکلات الکترودهای فلزی این است که به سرعت تجزیه می‌شوند؛ در نتیجه ما سعی کردیم تا عمر الکترودهای خود را افزایش دهیم.

این پژوهش، در مجله "Nature Microsystems & Nanoengineering" به چاپ رسید.