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:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Кухонные губки выделяют значительное количество микропластика 05.04.2026

Кухонные губки - один из самых используемых предметов в быту - могут быть недооцененным источником микропластика. Ученые из Боннского университета изучили, сколько таких частиц выделяется во время мытья посуды и как это влияет на окружающую среду. Выяснилось, что губки действительно ежегодно выделяют измеримое количество микропластика, однако основной вред экологии связан не с этим, а с расходом воды. В работе оценивали реальное выделение микропластика и его влияние с помощью анализа жизненного цикла (LCA). Исследование объединило лабораторные эксперименты и подход "гражданской науки": добровольцы из Германии и Северной Америки использовали разные типы губок в быту и фиксировали процесс. Губки взвешивали до и после использования, а также тестировали в лаборатории с помощью устройства SpongeBot, имитирующего мытье посуды. Результаты показали, что все губки изнашиваются и выделяют микропластик - примерно от 0,68 до 4,21 г на человека в год, в зависимости от состава. При этом губки ...>>

Гуманоид-спринтер Unitree H1 04.04.2026

Развитие гуманоидной робототехники сегодня стремительно приближается к уровню, при котором машины начинают уверенно имитировать не только движения человека, но и его физические возможности. Особенно активно в этом направлении работают компании из Китая, и очередное достижение Unitree Robotics стало заметной вехой в индустрии. Компания официально сообщила, что их антропоморфный робот Unitree H1 установил мировой рекорд скорости среди полноразмерных гуманоидов. В ходе испытаний машина продемонстрировала характеристики, которые ранее считались недостижимыми для подобного класса устройств, особенно с учетом их массы и конструкции. Во время тестового забега Unitree H1 разогнался до 3,3 метра в секунду, что соответствует примерно 12 километрам в час. Для сравнения, средняя скорость ходьбы человека составляет около 5 километров в час. Хотя до уровня профессионального бега роботам еще далеко, для гуманоидной системы массой около 47 килограммов такой результат считается значительным инжен ...>>

Случайная новость из Архива Информационный двигатель 12.11.2022 Ярким исследованием года явилась разработка так называемого информационного двигателя, топливом для которого буквально стала информация. Прототип двигателя выполнял работу исключительно благодаря расчетам, не тратя на нее какой-либо энергии. К сожалению, это открытие работает только в микромире. Все мы знаем о таком явлении, как тепловой шум. В обычном состоянии тепловые колебания носят случайный характер и не могут делать полезную работу. Исправить ситуацию можно с помощью обратной связи - информации, которая могла бы отсекать "тормозящие" колебания и фиксировать "рабочие". Тогда каждый раз двигатель делал бы только полезную работу, не тратя на нее энергию в виде топлива. Роль топлива в такой системе играла бы информация - это система определения совершенной работы и обратная связь, управляющая двигателем. Группа физиков из Университета Саймона Фрейзера в Бернабе (Британская Колумбия) и Института фундаментальных вопросов (FQXi) провела эксперимент, в котором стеклянная бусинка размером с бактерию двигалась в заданном направлении посредством теплового шума и информации о ее положении. Бусинку поместили в воду и поймали в лазерную ловушку. Тепловые колебания молекул воды толкали бусинку во всех возможных направлениях, но благодаря измерениям ее положения в воде и обратной связи оптическая ловушка перемещалась в пространстве только тогда (и удерживала бусинку на новом уровне), когда движение шло в нужном направлении. Точность определения положения бусинки в пространстве оставляла желать лучшего и тем самым работа "информационным" двигателем работа была мала. Повысить КПД двигателя удалось после включения в алгоритм так называемой "баесовской оценки решения" - статистического метода, во многом прогнозировавшего новое положение бусинки, чем его измерял. Фактически "топливом" такого двигателя выступала лишь информация о приблизительном положении бусинки, полученная посредством измерения, алгоритм расчета, уменьшающий погрешность измерений и механизм обратной связи, фиксировавший бусинку (выполненную работу) на новом уровне. Процесс выполнения работы производился тепловым шумом. Можно сказать бесплатно. Теперь ученые думают над экспериментами, как сделать подобную работу из других источников шума. Если все получится, можно будет получать энергию из источников, о которых мир пока не мечтал.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026