Магнитные нанодиски для лечения мозга

17.11.2024

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый метод стимуляции мозга, основанный на использовании магнитных нанодисков. Эти крошечные частицы диаметром около 250 нанометров (примерно 1/500 ширины человеческого волоса) предлагают уникальный способ стимуляции нейронов, не требующий имплантации электродов или генетической модификации клеток. Такая технология открывает перспективы более безопасной и точной терапии для пациентов с различными неврологическими и психиатрическими расстройствами.

Глубокая стимуляция мозга (DBS) сегодня широко применяется для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и обсессивно-компульсивное расстройство. Метод основан на вживлении электродов в мозг, что позволяет подавать электрические сигналы на целевые области. Однако эта процедура связана с рисками и потенциальными осложнениями, и поэтому подходит не всем пациентам. Новые магнитные нанодиски могут обеспечить альтернативу DBS, не требующую сложных хирургических вмешательств и снижая вероятность побочных эффектов.

Ранее ученые предпринимали попытки создать неинвазивные методы стимуляции мозга, однако большинство из них страдало от недостаточной точности и неспособности воздействовать на глубокие структуры мозга. В прошлом десятилетии исследования в лаборатории Полины Аникеевой из MIT продемонстрировали потенциал магнитных наноматериалов для стимуляции мозга на расстоянии. Но прежние методы основывались на генетической модификации нейронов, что ограничивало их применение на людях.

В основе работы магнитных нанодисков лежит уникальная структура: они состоят из магнитного сердечника и пьезоэлектрической оболочки. При подаче внешнего магнитного поля магнитное ядро сжимается и изменяет форму - этот процесс называют магнитострикцией. Деформация ядра воздействует на пьезоэлектрическую оболочку, вызывая в ней электрическую поляризацию. Такое сочетание эффектов позволяет нанодискам создавать электрические импульсы, которые затем стимулируют нейроны.

Эксперименты с нанодисками показали, что они могут эффективно стимулировать глубокие области мозга, включая тегментальную вентральную область, ответственную за чувство вознаграждения. По эффективности они сравнимы с традиционными электродами, но при этом создают минимальную реакцию на "инородное тело" в тканях мозга. Это значительно снижает вероятность воспаления и других побочных эффектов, делая процедуру более безопасной для пациента.

Использование магнитных нанодисков позволяет достигать высокой точности стимуляции - ученые отмечают субсекундный временной отклик. Это особенно важно для контроля нейронной активности и корректного воздействия на целевые области. В будущем технология может найти применение как в медицинских исследованиях, так и в клинической практике, предлагая пациентам альтернативные способы лечения болезней, которые ранее требовали хирургического вмешательства.

Система магнитных нанодисков открывает новую главу в лечении неврологических и психиатрических заболеваний. Возможность точного и безопасного воздействия на нейроны без необходимости вживления электродов или сложной хирургии может значительно повысить качество жизни пациентов и расширить доступ к терапии.

<< Назад: Возраст человека и ощущение хода времени 18.11.2024

>> Вперед: Начала работу крупнейшая солнечная электростанция 17.11.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива DC-DC модуль Texas Instruments TPSM84209 18.06.2018 Компания Texas Instruments выпустила новый миниатюрный DC-DC модуль питания TPSM84209 с входным напряжением до 28 вольт при токе в нагрузке до 2,5 А. Встроенный экранированный силовой дроссель позволяет снизить электромагнитное излучение (соответствует стандарту EN55011). При этом, работая на высокой частоте (750 кГц), модуль обладает габаритами всего 4,0 х 4,5 х 2,0 мм. Для организации питания на основе TPSM84209 потребуется только лишь фильтрующие конденсаторы на входе и выходе и резистивный делитель обратной связи (задающий выходное напряжение в диапазоне от 1 до 6 вольт). Преобразователь обладает эффективностью 91% при токе в нагрузке 1,5 А. При низкой нагрузке высокий КПД поддерживается усовершенствованным режимом Eco-mode. В модуль встроена защита от перегрузки по току (Hiccup Mode) и от перегрева по температуре. Технические параметры: Диапазон входных напряжений 4,5...28 В; Выходное напряжение настраивается в диапазоне 1,2...6,0 В; Номинальный выходной ток - до 2,5 А; Диапазон рабочих температур -40...+85°С; Улучшенное тепловое сопротивление - 29,5°C/W; Миниатюрный корпус B3QFN размером 4,0х4,5х2,0 мм. Типовые применения: Индустриальная электроника; Медицинская техника; Телекоммуникационное оборудование.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025