Zvětšit obrázek

Pedro P. Irazoqui (Foto: David Umberger)

Nejdůležitější část představuje čidlo určené k voperování pod kůži na hlavě pacienta trpícího epilepsií. Je jen třikrát silnější než lidský vlas a zaznamenává aktivitu mozku. Tyto údaje sbírá prostřednictvím elektrod, jež jsou voperovány přímo do mozku a jsou s čidlem propojeny jemnými vodiči. Data z čidla zachytí přijímač, který bude pacient nosit s sebou.

Zvětšit obrázek

Purdue University, Brain computer interface laboratory

„Když postihne epileptika záchvat, vykazuje určitá část jeho mozku abnormální aktivitu,“ vysvětluje Pedro Irazoqui. „Pokud budeme schopni najednou zaznamenávat signál z mnoha různých částí mozku, umožní nám to předvídat, kdy a kde se schyluje k záchvatu. A pak můžeme podniknout opatření, která nástupu záchvatu zabrání.“

Na parametry čidla mají vědci vysoké nároky. Musí přenášet velké objemy dat a nesmí přitom spotřebovávat mnoho energie. Irazoqui dokázal v posledním prototypu snížit potřebný příkon na třetinu. Objem přenášených dat přitom zvýšil desetkrát. Čidlo spotřebován jen 8,8 miliwattu energie a je s to sbírat data z tisíce míst v mozku.
„Právě v tom jsou přednosti našeho čidla. Přenáší ohromný objem dat a žere málo energie,“ říká Irazoqui.

Malý příkon dovolil vědcům použít  pro napájení čidla akumulátor velikosti malé mince. ten lze pacientovi voperovat pod kůži spolu s čidlem. Irazoqui plánuje, že první epileptici vyzkoušejí toto zařízení do dvou let.

Zvětšit obrázek

Implantovatelné zařízení pro záznam a přenos dat.

Ve spolupráci s kolegyní Jennou Rickusovou vyvíjí Pedro Irazoqui i „výkonnou“ část zařízení. Označují ji jako „živou elektrodu“. Jedná se o lidské neurony vypěstované na elektronickém „podkladu“. Když jsou neurony podrážděny slaboučkým elektrickým proudem, uvolní se z nich molekuly kyseliny gama-aminomáselné, které buňky samy syntetizují. Tato kyselina působí v mozku jako prostředník přenosu nervových vzruchů. Pokud je uvolněna do oblasti, kde se schyluje k neuronové bouři epileptického záchvatu, působí jako tišící lék.
„Neurony na živé elektrodě nám slouží jako jakási pumpa, která se sama plní účinnou látkou a uvolní ji na náš povel. Látka se dostává jen na ta místa, kde je jí opravdu třeba. Působí rychle a bez nežádoucích vedlejších účinků. Ty hrozí při stávajících metodách léčby, kdy se lék dostává do mozku krevním oběhem poté, co jej pacient spolkl v tabletě nebo jej dostal v injekci,“ říká Jenna Rickusová.

Epilepsie postihuje zhruba jednoho ze sta obyvatel naší planety. Zhruba třetině všech epileptiků nedokážou lékaři zajistit výraznější úlevu od choroby, protože nemocným nezabírají běžné léky.

Zvětšit obrázek

Jenna Rickus

Čidlo pohlídá oko ohrožené zákalem
Tým Pedra Irazoquiho z Purdue University vyvinul  miniaturní čidlo, které bude hlídat tlak uvnitř oka u pacientů ohrožených zeleným očním zákalem.  Při tomto onemocnění stoupá tlak uvnitř oka  a tím dochází k poškození zrakového nervu. Pokročilé onemocnění může člověka připravit o zrak. Lidé ohrožení zeleným zákalem chodí na pravidelné kontroly. V případě vzestupu nitroočního tlaku začnou užívat léky nebo se podrobí chirurgickému zákroku, kterým se tlak uvnitř oka sníží.

„Problém je v tom, že tlak uvnitř oka může stoupnout během několika hodin a někdy i během minut. Při pravidelných půlročních kontrolách můžete mít normální tlak, ale mezi oběma kontrolami vám může tlak uvnitř oka stoupnout třeba na tři měsíce nad bezpečné hodnoty a poškozovat váš oční nerv. Proto pacient potřebuje průběžnou kontrolu tlaku v oku,“ říká Irazoqui.

Vědci vyvinuli čidlo, které je určeno k voperování do stěny oka, průběžně snímá tlak a údaje o něm vysílá do přijímače mimo pacientovo tělo.  Energie potřebná k napájení čidla je extrémně malá a pohybuje se ve zlomcích mikrowattu. První pacienti by měli dostat čidlo do oka během 18 měsíců.