Краткое содержание
В этом видео обсуждаются передовые биомедицинские технологии, разрабатываемые тремя ведущими инженерами: Томом Оксли, Элеонорой Страйд и Халилем Рамади. Эти технологии включают интерфейсы "мозг-компьютер" (BCI) для людей с синдромом "запертого внутри", доставку лекарств с помощью микропузырьков и электроцевтические таблетки, воздействующие на мозг через кишечник. Обсуждаются принципы работы, потенциальные применения и этические аспекты этих инноваций.
- Интерфейсы "мозг-компьютер" (BCI) для восстановления двигательных функций и коммуникации.
- Таргетная доставка лекарств с помощью микропузырьков для повышения эффективности лечения и снижения побочных эффектов.
- Электроцевтические таблетки для воздействия на мозг через кишечник с целью лечения различных заболеваний.
Введение
Кэролайн Стил представляет программу "Инженеры" от Всемирной службы BBC, посвященную новаторским исследованиям в области биомедицины. Три ведущих мировых инженера изучают тело новыми способами, открывая новые горизонты в биомедицине. В программе участвуют Том Оксли, нейроинженер, Элеонора Страйд, специалист по доставке лекарств с помощью пузырьков, и Халиль Рамади, разработчик электроцевтических таблеток.
Первый опыт пациента с синдромом "запертого внутри"
Том Оксли рассказывает о своем опыте работы с пациентом с синдромом "запертого внутри", который вдохновил его на разработку интерфейсов "мозг-компьютер". Он объясняет, что инсульт в определенной части ствола мозга может привести к параличу, сохраняя при этом когнитивные функции. BCI предлагает надежду для таких пациентов, позволяя им общаться и контролировать внешние устройства, обходя поврежденные двигательные пути.
Использование пузырьков для доставки лекарств внутрь тела
Элеонора Страйд объясняет, что традиционные методы лечения таблетками и инъекциями не очень эффективны, так как лекарство распространяется по всему телу, и лишь малая часть достигает цели. Она рассказывает о разработке микропузырьков, которые доставляют лекарства непосредственно к целевому участку. Ультразвук используется для разрушения пузырьков в нужном месте, высвобождая лекарство и минимизируя побочные эффекты.
Проглатываемая электроника
Халиль Рамади объясняет, что кишечник часто называют "маленьким мозгом" из-за большого количества нейронов. Он рассказывает о разработке электроцевтической таблетки, которая передает импульсы из кишечника в мозг. Это позволяет воздействовать на различные системы организма, такие как метаболическая, эндокринная и иммунная, без хирургического вмешательства.
Имплантация "стентрода" в мозг
Том Оксли рассказывает о "стентроде" - мозговом имплантате, который обнаруживает изменения в активности мозга. Он объясняет, что устройство вводится в кровеносный сосуд на поверхности мозга через яремную вену на шее. Датчик напряжения регистрирует электрическую активность мозга, и алгоритм обучается распознавать намерения пользователя, позволяя ему управлять внешними устройствами.
Воздействие на мозг через пищеварительную систему
Халиль Рамади рассказывает об экспериментах, показавших возможность воздействия на мозг через пищеварительную систему. Он объясняет, что стимуляция желудка может влиять на уровень гормонов, таких как грелин, который отвечает за чувство голода. Это привело к созданию электроцевтической таблетки, которая стимулирует нейроны в кишечнике, воздействуя на мозг.
Внедрение кислорода в пузырьки в кровотоке
Элеонора Страйд объясняет, что добавление кислорода в микропузырьки может помочь в лечении рака. Кислород помогает обратить вспять состояние гипоксии в опухолях, делая раковые клетки более восприимчивыми к лекарствам и радиотерапии. Она рассказывает о трудностях, связанных с удержанием кислорода в пузырьках, и о том, как команда нашла решение, изменив покрытие пузырьков и используя газ, который хорошо растворяет кислород.
Клинические испытания компьютерного интерфейса, имплантированного в мозг человека
Том Оксли рассказывает о клинических испытаниях "стентрода" на людях. Он приводит пример пациента, который использовал устройство для управления компьютером с помощью Bluetooth. Новое устройство интерфейса пользователя, представляющее собой язык для Bluetooth, позволяет создавать различные функции, которые действительно являются производными мозга.
Нацеливание пузырьков на разные части тела
Элеонора Страйд отвечает на вопрос из зала о возможности использования микропузырьков для лечения других заболеваний, помимо рака. Она рассказывает о проектах по доставке препаратов, разрушающих тромбы, при инсульте и антибиотиков для лечения хронических ран. Таргетная доставка антибиотиков позволяет избежать уничтожения полезных бактерий в организме.
Что происходит с электронными таблетками в организме
Халиль Рамади отвечает на вопрос о том, что происходит с электроцевтическими таблетками после их проглатывания. Он объясняет, что в настоящее время таблетки необходимо извлекать или смывать в унитаз, так как они содержат неорганические материалы, которые не разлагаются в организме. Он рассказывает о разработке электроники, которую можно не только проглотить, но и съесть, используя материалы, пригодные для контакта с пищевыми продуктами.
Клинические испытания технологии пузырьков
Элеонора Страйд рассказывает о предстоящих клинических испытаниях технологии микропузырьков на людях. Испытания будут проводиться на пациентах с раком молочной железы, которым предстоит операция. Цель испытаний - оценить, удается ли доставить больше лекарства в опухоль и увеличить число случаев гибели раковых клеток. Она предполагает, что до широкого применения технологии может пройти около десяти лет.
Различные состояния, которые могут лечить эти технологии
Халиль Рамади рассказывает о различных состояниях, при которых можно использовать электроцевтическую таблетку. К ним относятся расстройства пищевого поведения, ожирение, диабет и другие заболевания, связанные с кишечником. Том Оксли рассказывает о возможностях применения "стентрода" при нейродегенеративных заболеваниях, инсульте, рассеянном склерозе, детском церебральном параличе, повреждениях спинного мозга, черепно-мозговых травмах и тяжелом артрите. Он также говорит о возможности использования технологии для передачи эмоционального состояния при аутизме. Элеонора Страйд рассказывает о применении микропузырьков для борьбы с устойчивостью к противомикробным препаратам и разрушения биопленок при бактериальных инфекциях.
Этические вопросы
Том Оксли обсуждает этические вопросы, связанные с интерпретацией мозговых волн людей. Он говорит о проблемах конфиденциальности и зависимости от технологий. Он отмечает, что люди с параличом теряют свою конфиденциальность, становясь зависимыми от других, и BCI может помочь им восстановить ее. Он также говорит о риске того, что компании, производящие имплантаты, могут прекратить свою деятельность, оставив людей с устройствами, которые больше не поддерживаются. Он также поднимает вопрос о том, может ли технология привести к дискриминации тех, кто не может себе ее позволить.
Могут ли три технологии работать вместе?
Участники дискуссии обсуждают возможность сотрудничества и объединения своих технологий. Они отмечают, что все они стремятся решать нерешенные проблемы и оказывать влияние на мир.
Могут ли нейронные имплантаты использоваться для VR-игр?
Том Оксли отвечает на вопрос из зала о возможности использования нейронных имплантатов для создания более реалистичных игр в виртуальной реальности. Он говорит, что это будет одна из первых групп, которые воспользуются этой технологией. Он отмечает, что Министерство обороны США заинтересовано в этой технологии, так как она позволяет взаимодействовать с системами более оперативно, чем тело. Он рассказывает об истории финансирования BCI со стороны DARPA и о целях использования технологии для помощи людям, вернувшимся с войны и потерявшим конечности, а также для понимания посттравматического стресса от черепно-мозговых травм.
