Under snart nio år har forskarna inom NRC vid Lunds universitet arbetat med att utveckla implanterbar teknik som kan registrera signaler från enskilda nervceller i hjärnan över en längre tid och utan att hjärnvävnaden skadas. Nu har de kommit ett stort steg närmare målet.

Det finns ett stort intresse för en sådan teknik eftersom den skulle göra det möjligt att förstå hur hjärnan fungerar både hos friska och sjuka individer.

– Det är flera delar som måste gå hand i hand om vi ska kunna registrera signaler från hjärnan med säkra resultat. Dels måste elektroden vara biovänlig, vilket innebär att vi måste vara säkra på att hjärnvävnaden inte skadas. Dels måste elektroden vara flexibel, alltså vara följsam i förhållande till hjärnvävnaden. Man ska komma ihåg att hjärnan flyter i vätska innanför skallbenet och rör sig när vi till exempel andas eller vrider på huvudet. Den elektrod och implantationssteknik vi tagit fram nu har dessa egenskaper och det är unikt, säger Jens Schouenborg som tillsammans med Lina Pettersson lett projektet vid NRC. NRC står för Neuronano Research Center och är ett forskningskonsortium inom Lunds universitet.

Det unika med Lundaforskarnas skräddarsydda elektroder, som de kallar 3D-elektroder, är att de är extremt mjuka och följsamma i alla 3-rumsdimensioner på ett sätt som möjliggör stabila registreringar från samma nervceller över lång tid. Elektroden är så mjuk att den böjer sig mot en vattenyta. För att kunna implantera sådana elektroder har forskarna utvecklat en teknik för att gjuta in elektroderna i ett hårt men upplösningsbart gelatinmaterial som samtidigt är mycket skonsamt för hjärnan.

Löser flexibilitetsproblem

– Med denna teknik bibehåller elektroderna sin ursprungliga form inuti hjärnan och kan övervaka vad som händer i en nästintill ostörd och normalt fungerande hjärnvävnad, säger Johan Agorelius, doktorand i projektet.

De flexibla elektroder som hittills tagits fram har inte gått att implantera med bibehållen form varför de satts fast på ett solitt chip som bland annat. begränsar flexibiliteten.

– Andra typer av elektroder som används är mycket styvare. Resultatet i båda fallen blir att de skaver mot och irriterar hjärnvävnaden och att nervceller runt elektroderna dör. Då blir signalerna missvisande eller så uteblir de helt. Vår nya teknik gör att vi kan implantera hur flexibla elektroder som helst, samt bibehålla den exakta formen på elektroden inne i hjärnan, säger Johan Agorelius.

– Om vi förstår hjärnans normala processer och funktioner när vi till exempel känner smärta eller lär oss något nytt kan vi på sikt få en helt annan förståelse för vad som sker i hjärnan. Därmed skapas också helt nya förutsättningar, för att förstå vad som händer i hjärnan och ta fram effektiva behandlingar vid sjukdomar som till exempel Parkinsons sjukdom och kroniska smärttillstånd, än vad dagens tekniker medger, säger Jens Schouenborg.

Både elektroden och inbäddningstekniken är patenterade bland annat i Europa och USA.

Text: KATRIN STÅHL
Foto nervcell: Dreamstime