"אזיקים" עצביים רובוטיים זעירים יכולים לשנות את האופן שבו אנו מטפלים במצבים נוירולוגיים

חוקרי קיימברידג' יצרו מכשירים גמישים, זעיר פולשניים שיכולים לעטוף עצבים, ומציעים דרכים חדשות לטיפול במצבים נוירולוגיים ולשלוט בתותבות.

חוקרים פיתחו מכשירים זעירים וגמישים שיכולים לעטוף סיבי עצב בודדים מבלי לפגוע בהם.

החוקרים, מאוניברסיטת קיימברידג', שילבו טכניקות אלקטרוניקה גמישות ורובוטיקה רכה כדי לפתח את המכשירים, שיכולים לשמש לאבחון וטיפול במגוון הפרעות, כולל אפילפסיה וכאב כרוני, או שליטה בגפיים תותבות.

התקדמות בממשקי עצבים היקפיים

הכלים הנוכחיים להתממשקות עם העצבים ההיקפיים – 43 זוגות העצבים המוטוריים והתחושתיים המחברים בין המוח לחוט השדרה – מיושנים, מגושמים ונושאים סיכון גבוה לפגיעה עצבית. עם זאת, 'חפתי העצבים' הרובוטיים שפותחו על ידי צוות קיימברידג' רגישים מספיק כדי לתפוס או לעטוף סיבי עצב עדינים מבלי לגרום נזק.

בדיקות של אזיקי העצבים בחולדות הראו שהמכשירים דורשים רק מתחים זעירים כדי לשנות צורה בצורה מבוקרת, ויוצרים לולאה נסגרת מעצמה סביב עצבים ללא צורך בתפרים כירורגיים או דבקים.

יישומים והטבות פוטנציאליים

החוקרים אומרים שהשילוב של מפעילים חשמליים רכים עם נוירוטכנולוגיה יכול להיות תשובה לניטור וטיפול זעיר פולשני במגוון מצבים נוירולוגיים. התוצאות מדווחות היום (26 באפריל) בכתב העת חומרי טבע.

ניתן להשתמש בשתלים עצביים חשמליים כדי לעורר או לחסום אותות בעצבי המטרה. לדוגמה, הם עשויים לעזור להקל על הכאב על ידי חסימת אותות כאב, או שהם יכולים לשמש כדי להחזיר תנועה בגפיים משותקות על ידי שליחת אותות חשמליים לעצבים. ניטור עצב הוא גם הליך כירורגי סטנדרטי כאשר פועלים באזורים בגוף המכילים ריכוז גבוה של סיבי עצב, כמו בכל מקום ליד חוט השדרה.

שתלים אלו מאפשרים גישה ישירה לסיבי עצב, אך הם כרוכים בסיכונים מסוימים. "שתלים עצביים מגיעים עם סיכון גבוה לפציעה עצבית", אמר פרופסור ג'ורג' מליאראס מהמחלקה להנדסה של קיימברידג', שהוביל את המחקר. "העצבים הם קטנים ועדינים מאוד, אז בכל פעם שאתה שם משהו גדול, כמו אלקטרודה, במגע איתם, זה מייצג סכנה לעצבים."

אתגרים וחידושים בעיצוב שרוול עצבים

"חפתים עצביים העוטפים עצבים הם השתלים הכי פחות פולשניים הזמינים כיום, אך למרות זאת הם עדיין מגושמים מדי, נוקשים וקשים להשתלה, הדורשים טיפול משמעותי וטראומה פוטנציאלית לעצב", אמר מחבר שותף ד"ר דמיאנו בארון. מהמחלקה למדעי המוח הקליניים של קיימברידג'.

החוקרים תכננו סוג חדש של שרוול עצבי העשוי מפולימרים מוליכים, המשמשים בדרך כלל ברובוטיקה רכה. החפתים הדקים במיוחד מהונדסים בשתי שכבות נפרדות. הפעלת כמויות זעירות של חשמל – רק כמה מאות מילי-וולט – גורמת למכשירים להתנפח או להתכווץ.

האזיקים קטנים מספיק כדי שניתן לגלגל אותם למחט ולהזריק ליד עצב המטרה. כאשר הם מופעלים חשמלית, האזיקים ישנו את צורתם כדי שיעטפו את העצב, ויאפשרו ניטור או שינוי של פעילות העצבים.

"כדי להבטיח שימוש בטוח במכשירים אלה בתוך הגוף, הצלחנו להפחית את המתח הנדרש להפעלה לערכים נמוכים מאוד", אמר ד"ר צ'אוקון דונג, המחבר הראשון של המאמר. "מה שמשמעותי עוד יותר הוא שהחפתים האלה יכולים לשנות צורה בשני הכיוונים ולתכנת מחדש. המשמעות היא שהמנתחים יכולים להתאים את מידת ההדוקה של המכשיר סביב עצב עד שהם מקבלים את התוצאות הטובות ביותר להקלטה ולגירוי העצב."

כיוונים עתידיים והשלכות קליניות

בדיקות בחולדות הראו שניתן למקם את האזיקים בהצלחה ללא ניתוח, והם יצרו לולאה נסגרת מעצמה סביב עצב המטרה. החוקרים מתכננים בדיקות נוספות של המכשירים במודלים של בעלי חיים, ומקווים להתחיל בניסויים בבני אדם במהלך השנים הקרובות.

"באמצעות גישה זו, אנו יכולים להגיע לעצבים שקשה להגיע אליהם באמצעות ניתוח פתוח, כגון העצבים השולטים, כאב, ראייה או שמיעה, אך ללא צורך להשתיל דבר במוח", אמר ברון. "היכולת למקם את האזיקים כך שיעטפו את העצבים הופכת את ההליך הזה להרבה יותר קל עבור מנתחים, וזה פחות מסוכן למטופלים."

"היכולת ליצור שתל שיכול לשנות צורה באמצעות הפעלה חשמלית פותחת מגוון של אפשרויות עתידיות לטיפולים ממוקדים מאוד", אמר מאליאראס. "בעתיד, אולי נוכל לקבל שתלים שיכולים לנוע דרך הגוף, או אפילו לתוך המוח – זה גורם לך לחלום איך נוכל להשתמש בטכנולוגיה כדי להועיל למטופלים בעתיד."

המחקר נתמך בחלקו על ידי הקרן הלאומית למדע השוויצרית, קרן קיימברידג' ומועצת המחקר למדעי ההנדסה והפיזיקה (EPSRC), חלק מהמחקר והחדשנות של בריטניה (UKRI).