I ricercatori della Cambridge University hanno dimostrato con successo come un dispositivo elettronico impiantato direttamente nel cervello possa rilevare, arrestare e persino prevenire attacchi epilettici.

I ricercatori dell’Università di Cambridge e dell’École Nationale Supérieure des Mines e dell’INSERM in Francia, hanno impiantato il dispositivo nel cervello di topi e quando sono stati rilevati i primi segnali di un attacco ha rilasciato una sostanza chimica cerebrale nativa che ha impedito alla crisi di progredire. I risultati, riportati nella rivista Science Advances, potrebbero essere applicati anche ad altre condizioni tra cui tumori cerebrali e morbo di Parkinson.

Il lavoro rappresenta un altro progresso nello sviluppo di componenti elettronici flessibili che si interfacciano bene con il tessuto umano. “Queste pellicole sottili e organiche provocano danni minimi al cervello e le loro proprietà elettriche sono adatte a questi tipi di applicazioni“, ha affermato il professor George Malliaras, presso il Dipartimento di ingegneria di Cambridge, che ha guidato la ricerca.

Durante le convulsioni, che possono essere di diversi tipi nella maggior parte dei pazienti con epilessia, i neuroni nel cervello iniziano a “sparare” e segnalano ai neuroni vicini di “sparare”, con un effetto a valanga che può influenzare la coscienza o il controllo motorio. L’epilessia è più comunemente trattata con farmaci antiepilettici, ma questi farmaci hanno spesso gravi effetti collaterali e non impediscono le crisi in 3 pazienti su 10.

Nel lavoro corrente, i ricercatori hanno usato un neurotrasmettitore che funge da “freno” alla fonte della crisi, essenzialmente segnalando ai neuroni di interrompere gli attacchi. Il farmaco viene inviato nella regione interessata del cervello da una sonda neurale che incorpora una minuscola pompa ionica e elettrodi per monitorare l’attività neurale.

Quando il segnale neurale di una crisi viene rilevato dagli elettrodi, la pompa ionica viene attivata, creando un campo elettrico che sposta il farmaco attraverso una membrana a scambio ionico e fuori dal dispositivo, un processo noto come elettroforesi. La quantità di farmaco può essere controllata sintonizzando la forza del campo elettrico.

“Oltre a essere in grado di controllare esattamente quando e quanto farmaco viene erogato, ciò che rende speciale questo approccio è che i farmaci escono dal dispositivo senza alcun solvente“, ha detto l’autore principale Dr Christopher Proctor, un ricercatore post-dottorato nel Dipartimento di ingegneria. “Ciò impedisce il danneggiamento del tessuto circostante e consente ai farmaci di interagire con le cellule immediatamente all’esterno del dispositivo.”

I ricercatori hanno scoperto che le convulsioni potrebbero essere prevenute con dosi di farmaco relativamente piccole che rappresentano meno dell’1% della quantità totale di farmaco caricato nel dispositivo. Ciò significa che il dispositivo dovrebbe essere in grado di funzionare per periodi prolungati senza necessità di essere ricaricato. Hanno anche trovato prove che il farmaco somministrato, che è in effetti un neurotrasmettitore nativo del corpo, è stato assorbito da processi naturali nel cervello in pochi minuti e, dicono i ricercatori, dovrebbero aiutare a ridurre gli effetti collaterali del trattamento.

Sebbene i primi risultati siano promettenti, il potenziale trattamento non sarebbe disponibile per gli esseri umani per diversi anni. I ricercatori hanno in programma di studiare gli effetti a lungo termine del dispositivo in laboratorio.

Malliaras sta creando una nuova struttura a Cambridge che sarà in grado di prototipare questi dispositivi specializzati, che potrebbero essere utilizzati per una serie di condizioni. Sebbene il dispositivo sia stato testato in un modello animale di epilessia, la stessa tecnologia potrebbe potenzialmente essere utilizzata per altre condizioni neurologiche, incluso il trattamento dei tumori cerebrali e del morbo di Parkinson.

La ricerca è stata finanziata dall’Unione Europea.

Riferimento: Christopher M. Proctor et al. “Erogazione di farmaci elettroforetici per il controllo delle crisi”. Science Advances (2018). DOI: 10.1126 / sciadv.aau1291

Fonte: https://www.cam.ac.uk/research/news/electronic-device-implanted-in-the-brain-could-stop-seizures

Il testo di questo lavoro è concesso in licenza con licenza Creative Commons Attribution 4.0 International.