Tűvékony agyimplantátum segíthet feltárni az agy működését: fél milliméternél is vékonyabb, mégis háromféleképpen képes vizsgálni az agyat.
- Nemzetközi kutatócsoport kifejlesztett egy fél milliméternél vékonyabb, hajlékony szálat, amely képes az agy elektromos jeleit mérni, fényt juttatni és folyadékot adagolni különböző mélységekben.
- Az eszközt sikeresen tesztelték egerek agyában, ahol különböző rétegek aktivitását tudták egyszerre vizsgálni fény- és gyógyszeradagolással kombináltan.
- A szál speciális kialakítása miatt sok agyréteghez hozzáférhető és egyetlen beavatkozással többféle mérést, illetve beavatkozást lehet végezni.
- A mAxialtrode nevű implantátum potenciálisan elősegítheti például az epilepszia kutatását, de emberekben való alkalmazásához további vizsgálatok és fejlesztések szükségesek.
- Az eszköz előnyei közé tartozik a hajlékonyság és a minimális szöveti sérülés, de a hosszú távú biztonságosság és hatékonyság igazolása még hátravan, ezért klinikai tesztek csak a későbbiekben jöhetnek szóba.
Egyetlen hajlékony szál képes érzékelni az agy elektromos jeleit, fényt juttatni az idegsejtekhez és célzottan folyadékot adagolni különböző mélységekben. A nemzetközi kutatócsoport fejlesztését egereken is kipróbálták. Az eszköz elsősorban kutatási célokat szolgál, de később az epilepszia kezelésében is szerepet kaphat.
Az agy különböző területei folyamatosan kapcsolatban állnak egymással. A kutatók ezért nemcsak arra kíváncsiak, mi történik egy adott ponton, hanem arra is, hogyan kapcsolódik össze a felszíni és a mélyebben fekvő részek működése. Ennek vizsgálatát nehezíti, hogy a mérésekhez és a kísérleti beavatkozásokhoz használt eszközök helyet foglalnak, beültetésük pedig sérülést okozhat a szövetben.
A Dán Műszaki Egyetem, a Koppenhágai Egyetem, a University College London és más intézmények kutatói olyan implantátumot (a szervezetbe beültethető eszközt) fejlesztettek ki, amely több feladatot egyesít egyetlen vékony szálban. Az Advanced Science folyóiratban megjelent tanulmány szerint a mAxialtrode nevű berendezés rögzítheti az idegsejtek elektromos aktivitását, fény segítségével befolyásolhatja megfelelően előkészített sejtek működését, és apró csatornáin keresztül gyógyszereket juttathat meghatározott helyekre.
A tudományos közlemény elsőként 2026. január 21-én jelent meg online. A Dán Műszaki Egyetem február 4-én közzétett beszámolója ismertette a fejlesztést. A megadott híranyag szeptember 21-i dátuma tehát egy későbbi híradás időpontja.
Több agyréteghez is hozzáférhet egyetlen szál
Az agykutatásban gyakran használnak optikai szálakat (fényt továbbító vékony szálakat), hogy az agy mélyebben fekvő részeihez is eljuttassák a fényt. A hagyományos, lapos végű változatok azonban elsősorban a végüknél világítják meg a környező szövetet. Emiatt egyetlen szállal korlátozott terület érhető el.
Az új eszköz egyik lényeges sajátossága a ferdén kialakított vég. Ennek köszönhetően az elektromos jeleket érzékelő pontok és a folyadékcsatornák nyílásai különböző mélységekbe kerülhetnek. Így a kutatók egymás fölött elhelyezkedő agyrétegeket vizsgálhatnak anélkül, hogy minden mérési vagy beadási ponthoz külön eszközt kellene beültetniük.
Ez a megoldás segíthet összekapcsolni a megfigyelést és a beavatkozást. A kutatók mérhetik az idegsejtek működését, majd ellenőrizhetik, hogyan változik az aktivitás fényingerlés vagy egy helyileg beadott anyag hatására.
A koncepciót Kunyang Sui és Christos Markos dolgozta ki. A fejlesztők szerint a több funkció egyesítése pontosabb kísérleteket tehet lehetővé, és csökkentheti az agyba helyezett különálló eszközök számát.
Fél milliméternél vékonyabb, mégis több belső csatornája van
A mAxialtrode polimerből (hosszú molekulaláncokból felépülő, ebben az esetben műanyagszerű anyagból) készül. A gyártás egy nagyobb, előre kialakított rúddal kezdődik. Ezt felmelegítik, majd rendkívül vékony szállá húzzák úgy, hogy a belső szerkezete megmaradjon.
A szál közepén egy fényt továbbító mag húzódik, körülötte pedig nyolc mikroszkopikus csatorna található. Ezeken keresztül folyadékot lehet szállítani, de vékony fémhuzalok is elhelyezhetők bennük. A huzalok elektródaként (elektromos jelek érzékelésére szolgáló vezetőként) működnek.
A tanulmányban bemutatott szálak átmérője 420–440 mikrométer, vagyis 0,42–0,44 milliméter volt. A központi fényvezető mag 200 mikrométeres, az egyes csatornák pedig 20 mikrométeres átmérővel készültek. Egy mikrométer a milliméter ezredrésze.
A parányi méret ellenére tehát külön útvonalon haladhat a fény, a beadott folyadék és a mért elektromos jel. Az eszköz kialakítása ezeket egyetlen beültethető egységben kapcsolja össze.
Miért előnyös a hajlékonyság?
Az agyszövet puha, ezért problémát jelenthet, ha egy hosszabb időre beültetett eszköz jóval merevebb nála. A kemény anyagból, például szilíciumból készült implantátumok irritálhatják a környezetüket, és gyulladásos reakciót válthatnak ki.
Az új szál rugalmasabb, így jobban követheti a környező szövet mozgását. A speciális hegy kialakításával pedig a beültetés során okozott sérülést igyekeztek mérsékelni.
A kedvező anyagtulajdonságok ugyanakkor nem teszik kockázatmentessé az eljárást. Az eszköz alkalmazása továbbra is invazív beavatkozás (a szervezet belsejébe történő behatolással járó eljárás), hiszen a szálat az agyba kell helyezni. A hosszú távú emberi használat biztonságosságát külön vizsgálatokkal kell majd igazolni.
Egereken is működött a jelrögzítés és a fényingerlés
A kutatók élő egerek agyába ültették az eszközt, majd külső fényforráshoz, elektromos jelrögzítő berendezéshez és kis folyadékadagoló pumpákhoz csatlakoztatták. A bemutatott rendszer tehát külső felszereléssel együtt működött.
A mérések során az agykéregből (az agy külső, réteges részéből) és a hippocampusból (az emlékezet működésében fontos, mélyebben fekvő agyterületből) is sikerült elektromos jeleket rögzíteni. Ezzel a kutatók össze tudták hasonlítani a különböző mélységekben zajló aktivitást.
Az eszköz fényingerlés közben is alkalmas volt az elektromos jelek mérésére. Ez azért hasznos, mert így közvetlenül vizsgálható, hogyan reagálnak az idegsejtek az alkalmazott ingerre.
Az állatok az egyetemi beszámoló szerint a könnyű berendezést látható kellemetlenség nélkül viselték. Ez kedvező megfigyelés, de önmagában nem igazolja, hogy a beültetésnek nincs szöveti hatása, vagy hogy az eszköz hosszú időn keresztül is biztonságosan használható.
Az állatkísérletekben és az idegrendszeri működés ellenőrzésében Rune W. Berg, a Koppenhágai Egyetem kutatója és Rob C. Wykes, a University College London kutatója is részt vett. Az epilepsziával összefüggő idegi hálózatok vizsgálatában szerzett tapasztalatukkal segítették a munkát.
Nem minden idegsejt irányítható egyszerűen fénnyel
A fényalapú beavatkozás az optogenetika (olyan kutatási módszer, amelyben bizonyos sejteket fényérzékeny fehérjék segítségével tesznek fénnyel vezérelhetővé) elvén működik. A megfelelően előkészített idegsejtek aktivitását meghatározott színű fénnyel lehet befolyásolni.
A módszerhez tehát nem elegendő fényt juttatni az agyba. A vizsgált sejteknek olyan fényérzékeny fehérjékkel kell rendelkezniük, amelyek a megvilágításra reagálnak.
A mAxialtrode kék és vörös fény továbbítására is alkalmas. A tanulmányban bemutatott, élő állatokon végzett ingerlési kísérletben kék fényt használtak. A két szín továbbításának igazolása ezért nem azonos azzal, hogy mindkettővel bizonyították volna az egerek idegsejtjeinek ingerlését.
Közel három milliméterre lévő pontokra is eljuttatható a folyadék
A szál apró csatornái lehetővé teszik, hogy a folyadékok különböző mélységekben lépjenek ki az eszközből. A bemutatott vizsgálatban a beadási pontok közötti távolság elérte a 2,7 millimétert.
A közlemény ezt a térbeli elkülönítést agyszövetet utánzó modellen, eltérő színű festékanyagokkal is szemléltette. A kísérlet a célzott folyadékszállítás lehetőségét mutatta meg; nem azt, hogy az eszközzel már sikeresen kezeltek volna egy betegséget.
A helyi adagolás segíthet feltárni, hogyan hat egy adott anyag egy meghatározott agyterületre. Ha ezt elektromos méréssel kapcsolják össze, a kutatók követhetik a működés megváltozását, és vizsgálhatják a környező idegi hálózatok válaszát is.
Az epilepszia kutatásában is hasznos lehet
Az eszközt elsősorban az agy működésének megismerésére fejlesztették ki. A kutatók például azt tanulmányozhatják vele, hogyan függ össze a különböző agyrétegek aktivitása az epilepsziával (visszatérő epilepsziás rohamokra való tartós hajlammal járó idegrendszeri betegséggel), a memóriával vagy a döntéshozatallal.
Az epilepsziával kapcsolatos kísérletekben különösen hasznos lehet, ha több mélységből gyűjthetők jelek. Ez segíthet megérteni, hogyan változik az aktivitás az egymással kapcsolatban álló területeken, és miként reagálnak ezek célzott beavatkozásra.
A fejlesztők hosszabb távon olyan kezelési alkalmazásokat is elképzelhetőnek tartanak, amelyekben a helyi gyógyszeradagolás elektromos vagy fényalapú ingerléssel társul. Ez jelenleg jövőbeli lehetőség: a bemutatott eredmények nem igazolják az eszköz hatásosságát epilepsziás betegek kezelésében.
Az emberi alkalmazás előtt további vizsgálatok szükségesek
Kunyang Sui szerint a technológia még messze van a mindennapi betegellátásban történő használattól. Az állatkísérletek fontos lépést jelentenek, de nem adnak választ minden olyan kérdésre, amely egy emberi agyba beültetett eszköznél felmerül.
További fejlesztésre, kiterjedt tesztelésre és hatósági jóváhagyásra lesz szükség, mielőtt kezelési célra alkalmazhatnák. Tisztázni kell többek között, hogyan viselkedik az eszköz hosszabb használat során, mennyire marad megbízható a működése, és hogyan reagál rá a környező szövet.
A kutatócsoport az egyetemi beszámoló szerint a technológia szabadalmi védelmén dolgozik, és vizsgálja, milyen feltételekkel kezdődhetne meg a klinikai tesztelés (az eszköz embereken végzett, szabályozott vizsgálata).
Két külön úton fejlődik az agy két része – érdekes dolgot fedeztek fel a kutatók
Kövesse az Egészségkalauz cikkeit a Google Hírek-ben, a Facebook-on, az Instagramon vagy a X-en,Tiktok-on is!
