Storverk i liten skala

Elektroder direkt in i nervsystemet och hjärnan kan avlyssna och stimulera våra nerver. Det är inte science fiction. Deep brain stimulation, djup hjärnstimulering, används redan i vården av parkinsonpatienter.

Där funkar det rätt bra. Det blir som en pacemaker för hjärnan, och darrningarna minskar. Men det är svårt att stimulera bara precis där man vill. Elektroderna är för stora, drygt en millimeter i diameter, och hjärnan är mjuk.
– Det är ungefär som att du skulle försöka förankra en elektrod i smör. Det är inte så lätt. Och så rör smöret på sig dessutom, när hjärtat och lungorna rör sig, säger Jens -Schouenborg.

Han är professor i neuro-fysiologi och leder Neuro-nano Research Center, NRC, i Lund och Malmö. Där utvecklar omkring trettio forskare framtidens elektroder, som ska bli mycket mindre än dagens.

Elektricitet är centrala nervsystemets eget sätt att kommunicera. Med elektroder som skickar svag ström in i systemet kan forskarna få nervcellerna att prata med datorer utanför kroppen. Dessutom kan elektroderna fånga upp kroppens egna signaler och skicka dem vidare till datorerna. Elektroder som lyssnar av kan lära oss hur hjärnan lagrar information, medan de som signalerar kan ge helt nya chanser att lindra eller till och med bota svåra neurologiska sjukdomar.

Lunds Neuronano -Research Center är inte -ensamma om att arbeta med elektrisk stimulans av hjärnan och nervsystemet. Men de flesta liknande forskningscenter i världen fokuserar på större elektroder, som redan används i vården. Enligt Jens -Schouenborg beror det bland annat på att det har varit så svårt att implantera de nya, pyttesmå elektroderna.
– En tråd som är sju mikrometer i diameter har ingen stadga alls. Den bara -böjer av om man försöker föra in den i hjärnan.

Nu verkar NRC:s forskare ha löst det problemet. De gjuter in elektroden i en lite större form gjord av gelatin som löser upp sig i hjärnan efter införandet. Gelatin används redan i många -läkemedel eftersom det inte stör kroppen. Jens Schouenborg har patentsökt metoden.

Centret har funnits sedan 2006 och har hittills utvecklat två elektroder med en diameter på knappt tio mikrometer, en hundradel så tjocka som dagens elektroder. Båda har testats på råttor, där de fungerar bra för att läsa av signaler. En elektrodsamling av det här slaget kan läsa av och sända signaler i ett knappnålsstort område ungefär. Det räcker långt. I människans hjärna finns många centrum som inte är mycket större än så.
– I dag används i parkinsonvården elektroder som sitter fast i kraniet och går ner i hjärnan. Men hjärnan är inte stilla, och när den rör sig skapar elektroden en irritation. Våra elektroder ska vara så små och böjliga att de kan följa med i rörelsen som sjögräs rör sig i vatten, säger Jens -Schouenborg.

Det krävs också en trådlös sändarutrustning som forskarna vill göra så liten som möjligt. Målet är att den ska rymmas i en urgröpning i skallbenet. Därifrån skulle man dra extremt tunna ledningar genom hjärnan till elektroderna.
– Men det finns begränsningar i hur mycket information man kan skicka. Så nu jobbar vi tillsammans med lektor Anders J 
Johansson vid LTH om hur man ska koda informationen på bästa sätt, säger Jens Schouenborg.

Neurobiologen Cecilia Eriksson Linsmeier är projektledare inom NRC. Hon menar att de forskargrupper som fortfarande arbetar med dagens större elektroder ofta fokuserar för lite på problemen och 
riskerna.
– Man säger ibland att djup hjärnstimulering fungerar så bra, men det gör den ofta inte under någon längre tid, säger Cecilia Eriksson Linsmeier.

Hon konstaterar att om patienten är mycket sjuk från början, kan behandlingen ses som lyckad även om biverkningarna är kraftiga. Minskade skakningar hos en parkinsonpatient kan komma till priset av sluddrigt tal, eller plötsliga skratt.
– De elektroder vi tar fram vid NRC ger mycket bättre behandlingsmöjligheter. Det är massor av arbete kvar, men om vi lyckas är användningsfältet gigantiskt, säger Cecilia Eriksson Linsmeier.