הדרך הרכה אל רקמת המוח: נוירוטכנולוגיה רובוטית חדשנית

מדענים שווייצרים פיתחו מערך אלקטרודות שניתן להעביר דרך חור קטן בגולגולת ולפרוס על פני שטח גדול יחסית מעל קליפת המוח. הטכנולוגיה עשויה לשמש בעיקר לפתרונות זעיר פולשניים עבור חולי אפילפסיה. המחקר פורסם השבוע ב-Science Robotics.

אלקטרוקורטיקוגרפיה (ECoG) היא גישה זעיר פולשנית המשמשת לעתים קרובות למיפוי קליני של  אזורים אפילפטוגניים במוח על מנת להקל על ניתוח כריתת נגעים. גישה זו נחקרת יותר ויותר ביישומי ממשק מוח-מכונה. למכשירים שבהם משתמשים כעת יש מגבלות הדורשות פשרות בכיסוי משטח קליפת המוח, רזולוציית אלקטרודות מרחבית, השלכות אסתטיות וסיכון, ולעתים קרובות הם מגבילים את השימוש בטכנולוגיית המיפוי לחדר הניתוח.

החוקרים מדווחים על מערכת חדשה של אלקטרודות רובוטיות רכות הנפרסות בשטח גדול על קליפת המוח, דרך חור בגודל ס"מ מרובע בקליפה הקשה. המערכת, המבוססת על מנגנון הפעלה מונע לחץ (eversion), מורכבת משש רגליים רכות מקופלות, ממוקמת בצורה סוב-דוראלית על קליפת המוח באמצעות תמיסה מימית ומאובטחת בשולי הקרניוטומיה הקטנה. כל רגל מכילה אלקטרודות רכות וחיישני מתח לניטור פריסה בזמן אמת.

בניסוי להוכחת היתכנות הוצבה בהצלחה מערכת האלקטרודות הרכות על קליפת מוח של חזיר ננסי כדי לתעד פעילות חושית בקליפת המוח.

"נוירוטכנולוגיות זעיר פולשניות הן גישות חיוניות להצעת טיפולים יעילים המותאמים למטופל", מסבירה פרופ' סטפני לאקור ממכון EPFL Neuro X, מפתחת המערכת. "היינו צריכים לתכנן מערך אלקטרודות ממוזער המסוגל להתקפל, לעבור דרך חור קטן בגולגולת ואז להתפרס במשטח שטוח המונח על הקורטקס. לאחר מכן שילבנו מושגים מביו-אלקטרוניקה רכה ורובוטיקה רכה".

האלקטרודה, הניתנת לפריסה, מהונדסת עם זרועות מפותלות כך שכל זרוע תוכל להתפרס על גבי רקמת המוח הרגישה. אב הטיפוס הראשון מורכב ממערך אלקטרודות שנכנס דרך חור בקוטר 2 ס"מ, אך כשהוא מתפרס, הוא משתרע על פני משטח בקוטר 4 ס"מ. יש לו שש זרועות בצורת ספירלה כדי למקסם את שטח הפנים של מערך האלקטרודות, ובכך את מספר האלקטרודות הבאות במגע עם הקורטקס. יתרונן של הזרועות הספירליות על פני זרועות ישרות הוא שהאחרונות גורמות לפיזור לא אחיד של אלקטרודות ולפחות שטח פנים במגע עם המוח.

המכשיר נראה כמו גולם של פרפר, כאשר מערך האלקטרודות השלם על זרועותיו הספיראליות מקופל היטב בתוך צינור גלילי, שמוחדר דרך חור קטן בגולגולת והזרועות הספירליות מתפרסות בעדינות, אחת בכל פעם, על רקמת המוח הרגישה. תבנית האלקטרודה מיוצרת על ידי אידוי של זהב גמיש על גבי חומרי אלסטומר (Elastomer), פולימר בעל תכונות אלסטיות.

"היופי במנגנון הוא שאנו יכולים לפרוס גודל כלשהו של אלקטרודה עם דחיסה קבועה ומזערית על המוח", אומר סוקו סונג, המוביל את המחקר ומוסיף כי המערכת מחקה צמיחת שורשי עצים, כאשר "אין מגבלה על מספר שורשי עצים שיכולים לצמוח".

החוקרים מסכמים כי הם מאמינים שהנוירוטכנולוגיה הרובוטית הרכה שהם יצרו תפתח אפיקים מבטיחים לניתוחים זעיר פולשניים של קליפת המוח ולשימושים  הקשורים להפרעות נוירולוגיות כגון ליקויים מוטוריים ותחושתיים.