Dispositivo eletrônico implantado no cérebro poderia parar convulsões

A seta verde aponta para o implante no hipocampo de um cérebro de rato Crédito: Christopher Proctor

A seta verde aponta para o implante no hipocampo de um cérebro de rato Crédito: Christopher Proctor

Pesquisadores demonstraram com sucesso como um dispositivo eletrônico implantado diretamente no cérebro pode detectar, parar e até mesmo evitar crises epilépticas.

Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, da École Nationale Supérieure des Mines e do INSERM na França, implantaram o dispositivo no cérebro de camundongos e, quando os primeiros sinais de uma convulsão foram detectados, administraram uma substância química nativa do cérebro que impedia a convulsão. progredindo. Os resultados, publicados na revista Science Advances, também podem ser aplicados a outras condições, incluindo tumores cerebrais e doença de Parkinson.

O trabalho representa outro avanço no desenvolvimento de componentes eletrônicos flexíveis e macios que se relacionam bem com o tecido humano. “Esses filmes finos e orgânicos causam danos mínimos no cérebro, e suas propriedades elétricas são adequadas para esses tipos de aplicações”, disse o professor George Malliaras, professor de tecnologia do Departamento de Engenharia de Prince Philip, que liderou a pesquisa.

“Esses filmes orgânicos finos causam danos mínimos no cérebro, e suas propriedades elétricas são adequadas para esses tipos de aplicações.”
George Malliaras

Embora existam muitos tipos diferentes de convulsões, na maioria dos pacientes com epilepsia, os neurônios no cérebro começam a disparar e sinalizam para os neurônios vizinhos para disparar também, em um efeito de bola de neve que pode afetar a consciência ou o controle motor. A epilepsia é mais comumente tratada com drogas antiepilépticas, mas essas drogas geralmente têm sérios efeitos colaterais e não previnem convulsões em três de cada dez pacientes.

O Dr. Christopher Proctor é um dos primeiros nove beneficiários do programa Borysiewicz Biomedical Sciences Fellowship.

No trabalho atual, os pesquisadores usaram um neurotransmissor que atua como o “freio” na fonte da crise, essencialmente sinalizando para os neurônios pararem de disparar e acabar com a crise. A droga é administrada na região afetada do cérebro por uma sonda neural incorporando uma minúscula bomba de íons e eletrodos para monitorar a atividade neural.

Quando o sinal neural de uma convulsão é detectado pelos eletrodos, a bomba de íons é ativada, criando um campo elétrico que movimenta o fármaco através de uma membrana de troca iônica e sai do dispositivo, um processo conhecido como eletroforese. A quantidade de droga pode ser controlada ajustando a força do campo elétrico.

“Além de poder controlar exatamente quando e quanto medicamento é administrado, o que é especial nessa abordagem é que os medicamentos saem do dispositivo sem qualquer solvente”, disse o principal autor do estudo, Christopher Proctor, pesquisador de pós-doutorado no Departamento. de engenharia. “Isso evita danos ao tecido circundante e permite que os medicamentos interajam com as células imediatamente fora do dispositivo.”

Os pesquisadores descobriram que as convulsões poderiam ser evitadas com doses relativamente pequenas de drogas representando menos de 1% da quantidade total de droga carregada no dispositivo. Isso significa que o dispositivo deve ser capaz de operar por longos períodos sem precisar ser recarregado. Eles também encontraram evidências de que a droga administrada, que era de fato um neurotransmissor que é nativo do corpo, foi absorvida por processos naturais no cérebro em minutos que, segundo os pesquisadores, devem ajudar a reduzir os efeitos colaterais do tratamento.

Embora os resultados iniciais sejam promissores, o tratamento potencial não estaria disponível para humanos por vários anos. Os pesquisadores planejam estudar os efeitos a longo prazo do dispositivo em camundongos.

Malliaras está estabelecendo uma nova instalação em Cambridge, que será capaz de prototipar esses dispositivos especializados, que poderiam ser usados ​​para uma variedade de condições. Embora o dispositivo tenha sido testado em um modelo animal de epilepsia, a mesma tecnologia poderia potencialmente ser usada para outras condições neurológicas, incluindo o tratamento de tumores cerebrais e da doença de Parkinson.

A pesquisa foi financiada pela União Européia.

Com informações da Universidade de Cambridge, do Reino Unido