Le cerveau est l'organe le plus complexe et le moins étudié. La moindre violation peut désactiver toute la personne, éteindre la conscience. Est-il possible de créer une «prothèse» pour un cerveau endommagé? La médecine moderne n'est pas encore capable d'une telle tâche, mais les scientifiques essaient déjà de faire quelque chose dans ce sens.
Mémoire artificielle
Une partie du cerveau appelée l'hippocampe contrôle nos souvenirs. S'il est endommagé, la personne n'est pas en mesure de mémoriser les informations pendant une longue période. L'hippocampe est menacé non seulement par des blessures, mais également par divers troubles neurologiques, par exemple l'épilepsie, la dépression, la maladie d'Alzheimer.
Depuis 2012, un groupe de scientifiques américains dirigé par Théodore Berger développe un dispositif qui remplace la partie endommagée de l'hippocampe. Il s'agit d'une puce avec deux jeux d'électrodes qui enregistre des souvenirs à court terme. En utilisant le premier jeu d'électrodes, les impulsions électriques de l'hippocampe sont envoyées à la puce, et de là sont envoyées à l'ordinateur. Il convertit les données en souvenirs à long terme et les envoie à un deuxième ensemble d'électrodes, implanté dans une partie saine de l'hippocampe.
L'hippocampe artificiel a été testé chez le rat. On a injecté aux animaux une substance qui perturbe la mémoire à long terme, puis une puce a été connectée et leur capacité à mémoriser des informations a été testée. Les implants se sont révélés efficaces. Selon le groupe de Berger, des expériences similaires ont été menées sur des singes et même sur des patients atteints d'épilepsie. Bien sûr, dans le cerveau humain, il y a trop de neurones et de connexions entre eux, il est donc trop tôt pour parler du traitement des personnes. Néanmoins, les scientifiques ont l'intention de commercialiser l'implant, pour lequel ils ont créé une startup Kernel, dirigée par Berger.
Cage de sauvetage
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En raison de blessures et de maladies, les connexions dans les réseaux neuronaux sont rompues et les fonctions que les parties endommagées du cerveau exécutent sont perdues. Dans certains cas, le corps est capable de restaurer lui-même les connexions entre les neurones, il n'a besoin que d'un cadre sur lequel de nouveaux tissus vont se développer.
L'échafaudage naturel pour la croissance des tissus dans le corps est la matrice extracellulaire. Il agit également comme une barrière entre les cellules et le sang, stocke les molécules biologiquement actives produites par les cellules qu'il contient, fournit un afflux de nutriments et d'oxygène aux cellules et élimine les déchets. Un échec dans le fonctionnement de la matrice extracellulaire conduit à des maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, et diverses formes de démence. Le nouveau cadre pourrait soulager l'état du patient et même le guérir.
Des médecins de la première université médicale d'État de Moscou nommée d'après IM Sechenov et du Centre national de recherche médicale pour la santé des enfants, ainsi que des physiciens de l'Institut des technologies photoniques du Centre fédéral de recherche "Crystallographie et photonique", ont décidé de créer une prothèse pour la matrice extracellulaire du cerveau. Le projet a été soutenu par la Russian Science Foundation.
«Notre cycle de recherche est dédié au développement de matériaux artificiels tridimensionnels, analogues de la matrice extracellulaire à base de polymères. Ils répètent les propriétés mécaniques du cerveau, soutiennent la croissance et la division des cellules. Les constructions créées pourront imiter la matrice intercellulaire perdue du tissu nerveux et promouvoir sa restauration », déclare Petr Timashev, chercheur principal à l'Institut des technologies photoniques, directeur de l'Institut de médecine régénérative de la première université médicale d'État de Moscou du nom d'IM Sechenov, lauréat du prix du gouvernement de Moscou
La greffe fait déjà l'objet d'essais cliniques sur des animaux de laboratoire. Les scientifiques ont prélevé le tissu cérébral d'une souris et l'ont transplanté sur une matrice polymère qui imite la matrice extracellulaire. Lorsque les tissus se sont développés sur la matrice, les chercheurs sont devenus convaincus que les neurones échangeaient des impulsions électrochimiques. Autrement dit, les neurotransmetteurs dans les tissus - des substances qui transmettent des impulsions électrochimiques entre les neurones - remplissent avec succès leur fonction.
Voici à quoi ressemblent les cellules d'hippocampe de souris transplantées sur une matrice polymère au 10ème jour de développement / Institut de médecine régénérative de la première université médicale d'État de Moscou nommée d'après LEUR. Sechenova, Institut des technologies photoniques, Centre de recherche sur la cristallographie et la photonique, Académie russe des sciences, Petr Timashev.
Les auteurs du développement ont maintenant l'intention d'évaluer comment la «prothèse» est absorbée à l'intérieur d'un organisme vivant lorsque les tissus se sont développés et reconstruits. De plus, les biologistes devront étudier la réaction des tissus environnants aux structures implantables et éviter le rejet de la matrice.
Une matrice extracellulaire artificielle est utile non seulement pour le cerveau, mais également pour restaurer l'intégrité des tissus du système musculo-squelettique, la muqueuse épithéliale, par exemple, dans l'urètre, le tractus gastro-intestinal, ainsi que pour les lésions cutanées. Pour la chirurgie reconstructrice, les scientifiques développent des analogues de tissu osseux, des prothèses vasculaires, des plaques à base de matrice extracellulaire.
