轴突的神经网络显示希望修复大脑中,而对脑组织的影响最小

实验室培养的神经网络有能力取代失去轴突痕迹严重脑损伤患者的大脑中,中风和神经退行性疾病可以安全地交付以最少的中断大脑组织,根据最新的研究从宾夕法尼亚大学医学部门的神经外科研究。他们的工作发表在《神经工程。

omplex大脑函数来自人口的神经元的活动——离散加工中心——由长纤维连接投影称为轴突。当这些连接损坏,伤害或疾病如帕金森氏症或阿尔茨海默病,他们与其他细胞在体内,有再生能力非常有限,因此永久破坏身体的信号传输和通信结构。

资深作者d Kacy卡伦博士,神经外科助理教授和他的团队一直在努力成长替代连接,称为micro-tissue工程神经网络(micro-TENNS),在实验室和测试他们的能力“电线”来代替破碎轴突路径时植入大脑。卡伦的团队先进micro-TENNs由离散的数量成熟脑皮质神经元由长轴突投射在张成的迷你毛发状结构。这些micro-TENNs第一移植神经网络模拟大脑通路在一个微型的结构形式。

在之前的2015年出版在组织工程中,卡伦和他的同事们研究发现,预成型的微田纳西州可以交付到老鼠的大脑形成新的脑部结构,同时更换神经元轴突的预测。“micro-TENNS形成突触连接到现有的神经网络在大脑皮层和丘脑-参与感觉和运动的处理和维护他们的轴突结构几个星期在结构上模仿长途轴突连接,”卡伦报道。这项工作是第一个证明生活micro-TENNS可以成功地集成到现有的大脑结构和重建缺失的途径,但是,团队观察到需要改善如何传递到大脑,这个最初的研究要求micro-TENNS被卷入针。

作为回应,该研究小组开发了一种新的微创交付方法通过应用一个超薄涂层micro-TENNs使用凝胶在食品和生物医学产品随处可见。这种新的生物材料策略允许完全成形的封装设计神经网络的插入大脑没有使用一根针。“我们寻找材料,可以形成一个硬壳,软化后立即插入本地的力学性能更好的匹配大脑组织,”卡伦说。研究小组推测,这将减少身体的反应,提高生存和神经网络的集成。额外涂层没有有害的幸存神经元的数量,和针头方法大大减少了植入足迹,这表明它所造成的损失就会相应减少,从而提供一个更适宜居住的环境植入与大脑神经元整合现有的神经系统。“进一步的研究是需要直接测试micro-TENN神经元生存和集成这些插入方法,”卡伦说。

卡伦和团队计划完美的过程,进一步整合神经科学和工程用独特的方式来帮助患者患有脑损伤或常见神经退行性疾病如帕金森症和阿尔茨海默氏症。

“我们希望有一天这种再生医学策略将使我们成长为每个客户量身定制的个性化的神经网络,病人的特定需求,”他说,“最终,以取代失去的神经回路和改善大脑功能。"