במהלך העשורים האחרונים אנשים רבים חזרו לפונקציונליות השמיעה עם מכשיר הנוירוטק המצליח ביותר עד כה: השתל השבלול. אך עבור אלה שעצבו השבלול פגום מדי בגלל שתל שבלול רגיל, אלטרנטיבה מבטיחה היא שתל גזע מוח שמיעתי (ABI). לרוע המזל, ABI נוכחיים הם שתלים נוקשים שאינם מאפשרים קשר טוב לרקמות. כתוצאה מכך, בדרך כלל רופאים מכבים את רוב האלקטרודות כתוצאה מתופעות לוואי לא רצויות כמו סחרחורת או מרבית משתמשי ה- ABI המובילים בפנים לתפוס רק צלילים מעורפלים, עם מעט הבנת דיבור.
כעת, צוות במעבדה של EPFL לממשקים ביו -אלקטרוניים רכים פיתח א רַך– סרט דק אבי. המכשיר משתמש באלקטרודות פלטינה בקנה מידה מיקרומטר המוטבעות בסיליקון, ויוצרות מערך גמיש רק שבריר בעובי מילימטר. גישה רומן זו, שפורסמה ב הטבע הנדסה ביו -רפואיתמאפשר מגע רקמות טוב יותר, עלול למנוע הפעלה עצבית מחוץ למטרה והפחתת תופעות לוואי.
תכנון שתל רך שתואם באמת את סביבת גזע המוח הוא אבן דרך קריטית בשיקום שמיעה עבור חולים שאינם יכולים להשתמש בשתלים שבלוליים. ההצלחה שלנו במקאקס מראה הבטחה אמיתית לתרגום טכנולוגיה זו למרפאה ולהעברת שמיעה עשירה ומדויקת יותר. "
Stéphanie P. Lacour, ראש המעבדה לממשקים ביו -אלקטרוניים רכים (LSBI) ב- EPFL
הבדיקה "שמיעה תותבת" עם משימה התנהגותית מורכבת
במקום פשוט להסתמך על בדיקות כירורגיות, החוקרים ניהלו ניסויים התנהגותיים נרחבים במקאקים עם שמיעה רגילה. זה איפשר להם למדוד כמה טוב בעלי החיים יכולים הבחין בגירוי חשמלי דפוסים כמו שהיו עם שמיעה אקוסטית טבעית.
"מחצית האתגר הוא עם שתל בר-קיימא, המחצית השנייה מלמדת חיה להראות לנו, מבחינה התנהגותית, מה היא שומעת בפועל", אומרת אמילי רבול, סופרת ראשונה בפרויקט ותלמיד לשעבר ב- EPFL. היא אימנה בקפדנות את בעלי החיים לבצע משימת אפליה שמיעתית: הקופים למדו ללחוץ ולשחרר מנוף כדי לציין אם צלילים רצופים הם "אותו" או "שונים".
"לאחר מכן הצגנו גירוי מה- ABI הרך צעד אחר צעד, תוך שילובו בהתחלה עם גוונים רגילים כדי שהקוף יוכל לגשר על הפער בין שמיעה אקוסטית לתותבת", אומר Revol. "בסופו של דבר, המטרה הייתה אם כן לבדוק אם החיה יכולה לאתר תזוזות קטנות מזוג אלקטרודה אחד למשנה צלילים אמיתיים"
למה מערך רך?
"הרעיון המרכזי שלנו היה למנף ממשקים רכים, ביו-אלקטרוניים לשיפור התאמת רקמות האלקטרודה", מסביר אליקס טריילט, חוקרת לשעבר של פוסט-דוקטורט ב- EPFL ומחבר המחקר הראשון של המחקר. "אם המערך באופן טבעי עוקב אחר האנטומיה המעוקלת של גזע המוח, נוכל להוריד את ספי הגירוי ולשמור על אלקטרודות פעילות יותר לשמיעה ברזולוציה גבוהה."
אביס קונבנציונאלי נשען על פני הגב של הגרעין השבלול, בעל רדיוס 3 מ"מ וצורה מורכבת. אלקטרודות נוקשות משאירות פערי אוויר, מה שמוביל להתפשטות זרם מוגזם וגירוי עצבי בלתי רצוי. לעומת זאת, עיצוב הסיליקון הדק של צוות ה- EPFL מתכופף בקלות סביב הרקמה.
מעבר להתאמה, המיקרו -ייצור הגמיש של המערך הרך פירושו שהוא יכול להיות מוגדר מחדש עבור אנטומיות שונות. "החופש העיצוב של המיקרוליתוגרפיה הוא עצום", אומר Triulelt. "אנו יכולים לדמיין ספירות אלקטרודות גבוהות יותר או פריסות חדשות המעדיפות עוד יותר כוונון ספציפי לתדר. הגרסה הנוכחית שלנו מכילה 11 איטרציות אלקטרודות-עתיד עשויה להגדיל באופן משמעותי את המספר הזה."
נוחות משופרת ופחות תופעות לוואי
תוצאה מכריעה של המחקר המקק היה היעדר השפעות מחוץ למטרה בולטת. החוקרים מדווחים כי במסגרת מגוון הזרמים החשמליים שנבדקו, החיה לא הראתה סימנים של אי נוחות או עוויתות שרירים סביב התלונות הפונות של משתמשי ABI אנושיים. "הקוף לחץ על המנוף כדי לעורר גירוי עצמו, שוב ושוב", מסביר Revol. "אם הקלט התותב לא היה נעים, זה כנראה היה מפסיק."
מסלול לתרגום קליני
למרות שממצאים אלה מבטיחים, הדרך ל- ABI רך זמין מסחרית תדרוש צעדים נוספים למחקר ורגולציה. "אפשרות מיידית אחת היא לבדוק את המכשיר תוך ניתוחי בניתוחים של ABI אנושיים", אומר לקור ומציין כי השותפים הקליניים של הצוות בבוסטון מבצעים באופן קבוע נהלי ABI לחולים עם נזק עצבי שבלול קשה. "הם יכולים להכניס בקצרה את המערך הרך שלנו לפני השתל הסטנדרטי למדוד אם אנו מפחיתים באמת את הפעלת עצב תועה."
בנוסף, כל חומר בשתל המיועד לשימוש אנושי חייב להיות ציון רפואי לחלוטין ולהראות אמינות חזקה וארוכת טווח. עם זאת, החוקרים בטוחים, בזכות הבדיקות התובעניות שהמכשיר כבר עמד: "השתל שלנו נשאר במקום החיה במשך מספר חודשים, ללא נדידת אלקטרודות מדידה", מציין Tribuelt. "זה צעד קריטי קדימה בהתחשב עד כמה אביס סטנדרטי נודד לרוב לאורך זמן."
