Нейронна інженерія (також відома як нейроінженерія) — дисципліна в біомедичній інженерії, яка використовує нейронаукові та інженерні методи й підходи для розуміння, відновлення, заміни, покращення або використання властивостей нейронних мереж та систем, а також для розробки рішень для нейрореабілітації після захворювань, травм та станів, пов’язаних з неврологічними обмеженнями та дисфункцією.
Нейроінженерія поєднує в собі принципи нейронауки, біології, інженерії та біоінженерії, нейроінформатики та неврології. Метою нейронної інженерії є розробка нових методів лікування та технологій, які можуть лікувати або пом’якшувати неврологічні та психіатричні розлади, відновлювати або посилювати сенсорні та моторні функції та покращувати взаємодію людини з машиною.
Основні цілі в цій галузі включають відновлення та посилення функцій людини шляхом прямої взаємодії між нервовою системою та штучними пристроями.
Значна частина поточних досліджень зосереджена на розумінні кодування та обробки інформації в сенсорних і моторних системах, кількісному визначенні того, як ця обробка змінюється в патологічному стані, і як нею можна маніпулювати за допомогою взаємодії зі штучними пристроями, включаючи інтерфейси мозок-комп’ютер і нейропротези.
Інші дослідження більше зосереджені на дослідженні шляхом експерименту, включаючи використання нейронних імплантатів.
[en] — це розділ [en] та нейроінженерії, який зосереджується на гідродинаміці нервової системи.
Історія
Оскільки нейроінженерія є відносно новою галуззю, інформація та дослідження, пов’язані з нею, порівняно обмежені, хоча це швидко змінюється.
Хоча ще в 1960-х були перші подібні експерименти. Пол Бах-і-Ріта показав, що різні ділянки нашого мозку можуть реорганізовуватись для компенсації різних сенсорних областей, пошкоджених інсультом. Він створив прилади, які дозвляли сліпим людям "бачити" спиною, а паціентам з пошкодженим вестибулярним апаратом утримувати рівновагу.
Перші журнали, спеціально присвячені нейроінженерії, The Journal of Neural Engineering та The Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, обидва вийшли в 2004 році.
Міжнародні конференції з нейронної інженерії проводяться IEEE з 2003 року.
Основи
Основи нейроінженерії включають взаємозв’язок нейронів, нейронних мереж і функцій нервової системи з кількісно визначеними моделями, щоб допомогти розробці пристроїв, які могли б інтерпретувати та контролювати сигнали мозку, та виробляти цілеспрямовані реакції.
Сигнали мозку — відчуття, рухи, думки та гомеостаз організму загалом — це направленні електро-магнітно-хімічно-оптично імпульси, що передаються по мережі нейронних відростків. Наразі невідомо чим конкретно обумовлено кваліа сигналів мозку, та нейронна активність (деполяризація мембрани) значно корелює з кваліа, та ознаками свідомості, як у тварин, так і у людей.
Нейрони є основною функціональною одиницею нервової системи та є вузькоспеціалізованими клітинами, які здатні генерувати і передавати сусіднім нейронам чи інших клітинам ці сигнали. Нейрони мають особливі електрохімічні властивості, які дозволяють їм обробляти інформацію, а потім передавати цю інформацію іншим клітинам. Активність нейронів залежить від їх потенціалу мембрани та змін, які відбуваються навколо нейронів.
Анімація потенціалу дії
Постійна напруга, відома як мембранний потенціал, зазвичай підтримується певними концентраціями специфічних іонів (Na, K, Ca та ін.) на мембранахнейронів. Порушення або коливання цієї напруги створюють дисбаланс та може змінити поляризацію на мембрані. Деполяризація мембрани, що перевищує її пороговий потенціал, створює потенціал дії, який є основним джерелом передачі сигналу, відомого як нейротрансмісія нервової системи. Потенціал дії призводить до каскаду іонного потоку вниз і через аксональну мембрану, створюючи ефективну серію стрибків напруги або «електричний сигнал», який може передавати подальші електричні зміни в інші клітини. Сигнали можуть генеруватися електричними, хімічними, магнітними, оптичними та іншими формами стимулів, які впливають на потік зарядів і, отже, на рівні напруги на нейронних мембранах.
Інженерія
Інженери використовують кількісні інструменти, які можна використовувати для розуміння та взаємодії зі складними нейронними системами. Методи вивчення та генерування хімічних, електричних, магнітних і оптичних сигналів, що відповідають за потенціали позаклітинного поля та синаптичну передачу в нервовій тканині, допомагають дослідникам у модуляції активності нервової системи.
Щоб зрозуміти властивості активності нейронної системи, інженери використовують методи обробки сигналів і обчислювальне моделювання. Щоб обробити ці сигнали, нейроінженери повинні перетворити напруги на нейроннихмембранах у відповідний код, процес, відомий як нейронне кодування. Сфера дослідження нейронного кодування — як мозок кодує прості команди у формі центральних генераторів шаблонів (CPG), векторів руху, внутрішньої моделі мозочка та соматотопічних карт для розуміння рухів і сенсорних явищ.
Для запису цих сигналів напруги використовуються різні методи. Вони можуть бути внутрішньоклітинними або позаклітинними. Позаклітинні методи передбачають одноблокові записи, потенціали позаклітинного поля та амперометрію.
Області застосування
Нейромеханіка
[en] — це поєднання нейробіології, біомеханіки та робототехніки. Дослідники використовують передові методи та моделі для вивчення механічних властивостей нервових тканин та їхнього впливу на здатність тканин протистояти й генерувати силу та рухи, а також їхню вразливість до травматичного навантаження. Ця область дослідження зосереджена на перетворенні інформації між нервово-м’язовою та кістковою системами для розробки функцій і керівних правил, що стосуються роботи та організації цих систем. Нейромеханіку можна моделювати шляхом підключення обчислювальних моделей нейронних ланцюгів до моделей тіл тварин, розташованих у віртуальних фізичних світах.
Експериментальний аналіз біомеханіки, включаючи кінематику та динаміку рухів, процес і шаблони моторного та сенсорного зворотного зв’язку під час рухових процесів, а також схему та синаптичну організацію мозку, відповідального за руховий контроль, — усе це зараз досліджується, щоб зрозуміти складність руху тварин. Лабораторія доктора Мішель Лаплака в Технологічному інституті Джорджії бере участь у вивченні механічного розтягування клітинних культур, деформації зсуву планарних клітинних культур і деформації зсуву тривимірних матриць, що містять клітини. Розуміння цих процесів супроводжується розробкою моделей функціонування, здатних характеризувати ці системи в умовах замкнутого циклу зі спеціально визначеними параметрами.
Вивчення нейромеханіки спрямоване на вдосконалення методів лікування фізіологічних проблем зі здоров’ям, що включає оптимізацію конструкції протезів, відновлення рухів після травми, а також проектування та керування мобільними роботами.
Нейромодуляція спрямована на високоточне лікування захворювань або травм нервової системи, шляхом використання технологій медичних пристроїв, які посилюють або пригнічують активність нервової системи, та за допомогою доставки фармацевтичних агентів, електричних сигналів або інших форм енергетичних стимулів для відновлення балансу в ушкоджених областях мозку. Дослідники в цій галузі стикаються з проблемою пов’язати досягнення в розумінні нейронних сигналів з досягненнями в технологіях доставки та аналізу цих сигналів з підвищеною чутливістю, біосумісністю та життєздатністю в схемах замкнутого циклу в мозку, щоб можна було створювати нові методи лікування та клінічні застосування для лікування тих, хто має нервові пошкодження різного роду. Нейромодулятори можуть коригувати дисфункцію нервової системи, пов’язану з хворобою Паркінсона, тремором, хворобою Туретта, хронічним болем, важкою депресією та, зрештою, епілепсією.
Нейромодуляція зосереджена лише на лікуванні дуже специфічних областей мозку, на відміну від системного лікування, яке може мати побічні ефекти на організм. Нейромодуляторні стимулятори, такі як масиви мікроелектродів, можуть стимулювати та записувати функцію мозку, а з подальшими вдосконаленнями мають стати регульованими та чуйними пристроями доставки ліків та інших стимулів.
Нейровізуалізація
Методи нейровізуалізації використовуються для дослідження активності нейронних мереж, а також структури та функцій мозку.
Технології нейровізуалізації
Магнітно-резонансна томографія (МРТ) головного мозку, яка одночасно демонструє прогресивні зрізи в поперечній, сагітальній і фронтальній площинах.Магнітно-резонансна томографія (МРТ): МРТ — це неінвазивний метод візуалізації, який використовує сильне магнітне поле, радіохвилі та комп’ютерну обробку для отримання детальних зображень мозку та інших частин тіла.
Комп’ютерна томографія (КТ): КТ – це тип медичного зображення, який використовує рентгенівські промені та комп’ютерну обробку для створення детальних зображень мозку та інших частин тіла.
Позитронно-емісійна томографія (ПЕТ): ПЕТ-сканування використовує невелику кількість радіоактивного матеріалу та спеціальну камеру для отримання зображень мозку та інших частин тіла.
[en] (МЕГ): МЕГ — це неінвазивна техніка візуалізації, яка використовує магнітні датчики для вимірювання магнітних полів, створених мозком, що дозволяє дослідникам відображати мозкову активність у режимі реального часу.
Електроенцефалограма (ЕЕГ), 62 каналиЕлектроенцефалографія (ЕЕГ): ЕЕГ — це неінвазивний метод візуалізації, який реєструє електричну активність мозку за допомогою електродів, розміщених на шкірі голови.
ФМРТ людського мозку високої роздільної здатностіФункціональна магнітно-резонансна томографія (фМРТ): фМРТ — це тип МРТ, який досліджує зміни кровотоку в ділянках мозку, щоб зробити висновок про зміни нейронної активності, що дозволяє дослідникам скласти карту функціональної організації мозку.
Оптична візуалізація: методи оптичної візуалізації, такі як (ОКТ) і (NIRS), використовують світло для зображення мозку та надання інформації про структуру та функції мозку.
Однофотонна емісійна комп'ютерна томографія — метод радіонуклідної діагностики, принцип якого полягає в отримуванні серії двовимірних сцинтиграм при програмно керованому обертанні одного чи декількох детекторів томографа навколо осі тіла пацієнта. При цьому застосовують радіонукліди, що випромінюють один гамма-квант на один радіоактивний розпад.
Нейронні мережі
Вчені можуть використовувати експериментальні спостереження нейронних систем і теоретичні та обчислювальні моделі цих систем для створення нейронних мереж, сподіваючись моделювати нейронні системи якомога реалістичніше. Нейронні мережі можна використовувати для аналізу, щоб допомогти розробити додаткові нейротехнологічні пристрої. Зокрема, дослідники займаються аналітичним або скінченно-елементним моделюванням, щоб визначити контроль нервової системи за рухами та застосовують ці методи, щоб допомогти пацієнтам із травмами або розладами мозку. Штучні нейронні мережі можуть бути побудовані з теоретичних і обчислювальних моделей і реалізовані на комп’ютерах з теоретичних рівнянь пристроїв або експериментальних результатів спостережуваної поведінки нейронних систем. Моделі можуть представляти динаміку концентрації іонів, кінетику каналів, синаптичну передачу, обчислення одного нейрона, метаболізм кисню або застосування теорії динамічних систем. Збірка шаблону на основі рідини була використана для розробки 3D нейронних мереж із засіяних нейронами мікроносіїв.
Нейроінтерфейси
Нейронні інтерфейси є основним елементом, який використовується для вивчення нейронних систем і покращення або заміни нейронних функцій спеціально розробленими пристроями. Перед інженерами стоїть завдання розробити електроди, які можуть вибірково записувати дані, щоб збирати інформацію про діяльність нервової системи та стимулювати певні ділянки нервової тканини для відновлення функцій цієї тканини. Матеріали, які використовуються для цих пристроїв, повинні відповідати механічним властивостям нервової тканини, в яку вони поміщені, і не пошкоджувати оточуюючі тканини.
Оптичні нейронні інтерфейси включають оптичні записи та оптогенетику, роблячи певні клітини мозку чутливими до світла, щоб модулювати їхню активність. Волоконну оптику можна імплантувати в мозок, щоб збуджувати або гальмувати цільові нейрони за допомогою світла, а також реєструвати активність фотонів — проксі нейронної активності — замість використання електродів. Двофотонна мікроскопія збудження може вивчати живі нейронні мережі та комунікаційні події між нейронами.
Інтерфейси «мозок–комп’ютер» прагнуть безпосередньо спілкуватися з нервовою системою людини для моніторингу та стимулювання нейронних ланцюгів, а також для діагностики та лікування внутрішньої неврологічної дисфункції. Глибока стимуляція мозку є значним прогресом у цій галузі, який особливо ефективний у лікуванні рухових розладів, таких як хвороба Паркінсона, завдяки високочастотній стимуляції нервової тканини для придушення тремтіння (Лега та ін. 2011).
Нейропротези – це пристрої, здатні доповнювати або замінювати відсутні функції нервової системи шляхом стимуляції нервової системи та реєстрації її активності. Електроди, які вимірюють збудження нервів, можуть інтегруватися з протезами та сигналізувати їм про виконання функції, передбаченої переданим сигналом. Сенсорні протези використовують штучні датчики для заміни нейронних даних, які можуть бути відсутні в біологічних джерелах. Для цього потрібен перманентний, безпечний, штучний інтерфейс із нейронною тканиною.
Прикладом сенсорних протезів є кохлеарний імплант, який відновлює слух глухим. Зоровий протез для відновлення зорових можливостей незрячих перебуває ще на більш елементарних стадіях розробки. - це пристрої, пов'язані з електричною стимуляцією біологічної нервово-м'язової системи, яка може замінити механізми управління головного або спинного мозку.
Розумні протези можуть бути розроблені для заміни відсутніх кінцівок, керованих нейронними сигналами, шляхом пересадки нервів з кукси людини з ампутованими кінцівками до м’язів. Сенсорні протези забезпечують сенсорний зворотний зв'язок шляхом перетворення механічних подразників з периферії в закодовану інформацію, доступну нервовій системі. Електроди, розміщені на шкірі, можуть інтерпретувати сигнали, а потім контролювати протезну кінцівку. Це протезування було дуже успішним.
Функціональна електростимуляція (ФЕС) - це система, спрямована на відновлення рухових процесів, таких як стояння, ходьба, захоплення рук.
Регенерація нервової тканини, або нейрорегенерація, має на меті відновити функцію тих ділянок нервової тканини, які були пошкоджені внаслідок ушкоджень, спричинених черепно-мозковою травмою, інсультом тощо. Функціональне відновлення пошкоджених нервів передбачає відновлення безперервного шляху регенерації аксонів до місця іннервації.
Такі дослідники, як доктор Лаплака з Технологічного інституту Джорджії, прагнуть допомогти знайти лікування для відновлення та регенерації після черепно-мозкової травми та пошкоджень спинного мозку, застосовуючи стратегії тканинної інженерії. Доктор Лаплака вивчає методи поєднання нейронних стовбурових клітин із скелетом на основі протеїну позаклітинного матриксу для мінімально інвазивної доставки в місця ушкоджень. Вивчаючи нервові стовбурові клітини in vitro та досліджуючи альтернативні клітинні джерела, розробляючи нові біополімери, які можна було б використовувати в каркасі, і досліджуючи трансплантати конструктів клітинної або тканинної інженерії in vivo в моделях травматичного ушкодження головного та спинного мозку, лабораторія доктора Лаплака прагне визначити оптимальні стратегії регенерації нерва після травми.
Інженерні стратегії відновлення нервової тканини
Інженерні стратегії для відновлення нервової тканини зосереджені на створенні сприятливого середовища для регенераціїнервів.
Графти (трансплантати)
Переваги трансплантатів аутологічної тканини полягають у тому, що вони походять із природних матеріалів, які мають високу ймовірність біосумісності, одночасно забезпечуючи структурну підтримку нервів, які сприяють адгезії та міграції клітин. Неавтологічна тканина, ацелюлярні трансплантати та матеріали на основі позаклітинного матриксу — це всі варіанти, які також можуть стати ідеальною основою для регенерації нервів . Деякі походять з алогенних або ксеногенних тканин, які повинні поєднуватися з імунодепресантами. Інші включають трансплантати підслизової оболонки тонкої кишки та амніотичної тканини.
Синтетичні матеріали є привабливими варіантами, оскільки їхні фізичні та хімічні властивості зазвичай можна контролювати. Проблема, яка залишається для синтетичних матеріалів, це біосумісність. Було показано, що конструкції на основі метилцелюлози є біосумісним варіантом для цієї мети. AxoGen використовує технологію пересадки клітин AVANCE, щоб імітувати людський нерв. Було показано, що він досягає значущого одужання у 87 відсотків пацієнтів з ушкодженнями периферичних нервів.
Нервові направляючі канали
Нервові направляючі канали – це інноваційні стратегії, спрямовані на більші дефекти, які забезпечують канал для проростання аксонів, що спрямовує ріст і зменшує гальмування росту рубцевою тканиною. Нервові направляючі канали повинні бути легко сформовані в трубопровід бажаних розмірів, стерилізований, стійкий до розривів, простий у обробці та зшиванні. В ідеалі вони деградували б з часом під час регенерації нерва, були б гнучкими, напівпроникними, зберігали свою форму та мали гладку внутрішню стінку, яка імітує стінку справжнього нерва.
Біомолекулярні терапії
Для сприяння нейронній регенерації необхідні висококонтрольовані системи доставки. Нейротрофічні фактори можуть впливати на розвиток, виживання, ріст і розгалуження. Нейротрофіни включають фактор росту нервів (NGF), нейротрофічний фактор мозку (BDNF), нейротрофін-3 (NT-3) і (NTF-4/5). Іншими факторами є циліарний нейротрофічний фактор (CNTF), (GDNF) і (aFGF, bFGF), які сприяють ряду нервових реакцій. Також було показано, що фібронектин підтримує регенерацію нервів після ЧМТ у щурів. Інші методи лікування спрямовані на регенерацію нервів шляхом посилення регуляції (RAG), нейронних цитоскелетних компонентів і . RAG включають GAP-43 і Cap-23, молекули адгезії, такі як родина L1, NCAM і N-кадгерин. Існує також потенціал для блокування інгібіторних біомолекул у ЦНС через гліальні рубці. Деякі з них наразі вивчаються, це лікування хондроїтиназою ABC та блокуванням NgR, АДФ-рибози.
Техніка доставки
Пристрої для доставки повинні бути біосумісними та стабільними in vivo. Деякі приклади включають осмотичні насоси, силіконові резервуари, полімерні матриці та мікросфери. Методи генної терапії також були вивчені для забезпечення тривалого виробництва факторів росту та можуть бути доставлені за допомогою вірусних або невірусних векторів, таких як ліпоплекси. Клітини також є ефективними транспортними засобами для компонентів ECM, нейротрофічних факторів і молекул клітинної адгезії. Клітини нюхової оболонки (OECs) і стовбурові клітини, а також генетично модифіковані клітини використовувалися як трансплантати для підтримки регенерації нервів.
Передові методи лікування
Удосконалена терапія поєднує складні канали наведення та численні стимули, які зосереджуються на внутрішніх структурах, які імітують архітектуру нерва, що містить внутрішні матриці поздовжньо розташованих волокон або каналів. Виготовлення цих структур може використовувати низку технологій: магнітне вирівнювання полімерних волокон, лиття під тиском, поділ фаз, виготовлення твердої вільної форми та струменевий полімерний друк.
Удосконалення нервової системи людини або вдосконалення людини за допомогою інженерних методів є ще одним можливим застосуванням нейроінженерії. Вже було показано, що глибока стимуляція мозку покращує запам’ятовування, як відзначають пацієнти, які зараз використовують це лікування неврологічних розладів. Вважається, що методи стимуляції мозку здатні формувати емоції, а також підвищувати мотивацію, зменшувати гальмування тощо за бажанням людини. Етичні проблеми, пов’язані з таким типом людського вдосконалення, — це новий набір питань, з якими нейроінженерам доводиться боротися в міру розвитку цих досліджень.
Brain-Inspired Computing: From Neuroscience to Neuromorphic Electronics driving new forms of Artificial Intelligence. / Mapelli Jonathan; Indiveri Giacomo; Arleo Angelo, 2022. — Frontiers Media SA. ISBN . doi:10.3389/978-2-88974-608-8.
Mardal Kent-André; Rognes Marie E.; Thompson Travis B.; Valnes Lars Magnus (2022). Mathematical Modeling of the Human Brain: From Magnetic Resonance Images to Finite Element Simulation. (англ.) 10. Cham: Springer Nature. ISBN .
Vinjamuri Ramana, ред. (9 вересня 2020). Advances in Neural Signal Processing (англ.). IntechOpen. ISBN .
He Bin, ред. (2020). Neural Engineering (англ.). Cham: Springer International Publishing, Springer Nature. ISBN .
Kennedy Henry; Van Essen David C.; Christen Yves, ред. (2016). Micro-, Meso- and Macro-Connectomics of the Brain. Research and Perspectives in Neurosciences (англ.). Cham: Springer International Publishing. ISBN .
Neural Engineering: Computation, Representation, and Dynamics in Neurobiological Systems. / Chris Eliasmith and Charles H. Anderson (2003).
Журнали:
Journal of Neural Engineering
Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation
Journal of Tissue Engineering
Frontiers in NeuroInformatics
Neurocomputing
Brain Informatics
Neural Computation
Brain Imaging and Behavior
Frontiers in Systems Neuroscience
Experimental Neurobiology
Neural Networks
Cognitive Neurodynamics
Посилання
EMBS – міжнародне товариство біомедичних інженерів.
IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBS) (Facebook group)
Neural Engineering. Steve Potter. TEDx. (2012)
Джерела
Ereifej ES, Shell CE, Schofield JS, Charkhkar H, Cuberovic I, Dorval AD, Graczyk EL, Kozai TDY, Otto KJ, Tyler DJ, Welle CG, Widge AS, Zariffa J, Moritz CT, Bourbeau DJ, Marasco PD. (12 листопада 2019). Neural engineering: the process, applications, and its role in the future of medicine. https://doi.org/10.1088/1741-2552/ab4869 (eng) . Journal of neural engineering, 16(6).
ShieldSquare Captcha. doi:10.1088/1741-2552/4/4/e01/meta. Процитовано 11 лютого 2023.
Bach-y-Rita, Paul (1967-09). SENSORY PLASTICITY. Acta Neurologica Scandinavica(англ.). Т. 43, № 4. с. 417—426. doi:10.1111/j.1600-0404.1967.tb05747.x. Процитовано 6 березня 2023.
Aviva Hope Rutkin (2012). Champagne for the Blind: Paul Bach-y-Rita, Neurosciences Forgotten Genius (PDF) (eng) .
Engineering in Medicine and Biology Society; Institute of Electrical and Electronics Engineers; International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering; NER (1 січня 2009). 4th International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering, 2009: NER'09 ; Antalya, Turkey, 29 April - 2 May 2009. IEEE. OCLC 837182279.
Chris Eliasmith and Charles H. Anderson (2003). Neural Engineering: Computation, Representation, and Dynamics in Neurobiological Systems(PDF). A Bradford Book The MIT Press. ISBN .
Laplaca, Michelle C.; Prado, Gustavo R. (5 січня 2010). Neural mechanobiology and neuronal vulnerability to traumatic loading. Journal of Biomechanics. Т. 43, № 1. с. 71—78. doi:10.1016/j.jbiomech.2009.09.011. ISSN 1873-2380. PMID 19811784. Процитовано 11 лютого 2023.
Kiisa Nishikawa, Andrew A. Biewener, Peter Aerts, Anna N. Ahn, Hillel J. Chiel, Monica A. Daley, Thomas L. Daniel, Robert J. Full, Melina E. Hale, Tyson L. Hedrick, A. Kristopher Lappin, T. Richard Nichols, Roger D. Quinn, Richard A. Satterlie, Brett Szymik (27 травня 2007). Neuromechanics: an integrative approach for understanding motor control. https://doi.org/10.1093/icb/icm024 (eng) . Integrative and Comparative Biology, Volume 47, Issue 1, Pages 16–54.
Potter S. 2012. NeuroEngineering: Neuroscience - Applied. In TEDxGeorgiaTech: TEDx Відео на YouTube
Sofatzis, Tia (12 грудня 2016). About Neuromodulation. Home. Процитовано 9 червня 2017.
LaPlaca, Michelle C.; Cullen, D. Kacy; McLoughlin, Justin J.; Cargill, Robert S. (1 травня 2005). High rate shear strain of three-dimensional neural cell cultures: a new in vitro traumatic brain injury model. Journal of Biomechanics(англ.). Т. 38, № 5. с. 1093—1105. doi:10.1016/j.jbiomech.2004.05.032. ISSN 0021-9290. Процитовано 11 лютого 2023.
Cullen, D. Kacy; Pfister, Bryan J. (2011). State of the Art and Future Challenges in Neural Engineering: Neural Interfaces: Foreword / Editors' Commentary (Volume 1). Critical Reviews™ in Biomedical Engineering (English) . Т. 39, № 1. doi:10.1615/CritRevBiomedEng.v39.i1.10. ISSN 0278-940X. Процитовано 11 лютого 2023.
Cullen, D. Kacy; Wolf, John A.; Vernekar, Varadraj N.; Vukasinovic, Jelena; LaPlaca, Michelle C. (2011). Neural Tissue Engineering and Biohybridized Microsystems for Neurobiological Investigation In Vitro (Part 1). Critical Reviews™ in Biomedical Engineering (English) . Т. 39, № 3. doi:10.1615/CritRevBiomedEng.v39.i3.30. ISSN 0278-940X. Процитовано 11 лютого 2023.
Lucas, Timothy H.; Liu, Xilin; Zhang, Milin; Sritharan, Sri; Planell-Mendez, Ivette; Ghenbot, Yohannes; Torres-Maldonado, Solymar; Brandon, Cameron; Van der Spiegel, Jan (1 вересня 2017). Strategies for Autonomous Sensor–Brain Interfaces for Closed-Loop Sensory Reanimation of Paralyzed Limbs. Neurosurgery(англ.). 64 (CN_suppl_1): 11—20. doi:10.1093/neuros/nyx367. ISSN 0148-396X. PMC6937092. PMID 28899065.
Schmidt, Christine E.; Leach, Jennie Baier (2003-08). Neural Tissue Engineering: Strategies for Repair and Regeneration. Annual Review of Biomedical Engineering(англ.). Т. 5, № 1. с. 293—347. doi:10.1146/annurev.bioeng.5.011303.120731. ISSN 1523-9829. Процитовано 11 лютого 2023.
Tate, Matthew C.; Shear, Deborah A.; Hoffman, Stuart W.; Stein, Donald G.; LaPlaca, Michelle C. (1 травня 2001). Biocompatibility of methylcellulose-based constructs designed for intracerebral gelation following experimental traumatic brain injury. Biomaterials(англ.). Т. 22, № 10. с. 1113—1123. doi:10.1016/S0142-9612(00)00348-3. ISSN 0142-9612. Процитовано 9 березня 2023.
Avance Nerve Graft Clinical Results Published. Free Online Library. 1 січня 2015. Процитовано 9 червня 2017.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url ()
Tate, Matthew C.; Shear, Deborah A.; Hoffman, Stuart W.; Stein, Donald G.; Archer, David R.; LaPlaca, Michelle C. (2002). Fibronectin promotes survival and migration of primary neural stem cells transplanted into the traumatically injured mouse brain. Cell Transplantation. Т. 11, № 3. с. 283—295. ISSN 0963-6897. PMID 12075994. Процитовано 9 березня 2023.
Nejronna inzheneriya takozh vidoma yak nejroinzheneriya disciplina v biomedichnij inzheneriyi yaka vikoristovuye nejronaukovi ta inzhenerni metodi j pidhodi dlya rozuminnya vidnovlennya zamini pokrashennya abo vikoristannya vlastivostej nejronnih merezh ta sistem a takozh dlya rozrobki rishen dlya nejroreabilitaciyi pislya zahvoryuvan travm ta staniv pov yazanih z nevrologichnimi obmezhennyami ta disfunkciyeyu Doslidzhennya nejrokomp yuternogo interfejsu Peredacha dumki cherez signali mozku Nejroinzheneriya poyednuye v sobi principi nejronauki biologiyi inzheneriyi ta bioinzheneriyi nejroinformatiki ta nevrologiyi Metoyu nejronnoyi inzheneriyi ye rozrobka novih metodiv likuvannya ta tehnologij yaki mozhut likuvati abo pom yakshuvati nevrologichni ta psihiatrichni rozladi vidnovlyuvati abo posilyuvati sensorni ta motorni funkciyi ta pokrashuvati vzayemodiyu lyudini z mashinoyu OglyadGaluz nejronnoyi inzheneriyi spirayetsya na galuzi obchislyuvalnoyi nejronauki eksperimentalnoyi nejronauki nevrologiyi elektrotehniki ta obrobki signaliv zhivoyi nervovoyi tkanini ta ohoplyuye elementi robototehniki kibernetiki komp yuternoyi inzheneriyi bioinformatiki inzheneriyi nervovoyi tkanini materialoznavstva ta nanotehnologij Osnovni cili v cij galuzi vklyuchayut vidnovlennya ta posilennya funkcij lyudini shlyahom pryamoyi vzayemodiyi mizh nervovoyu sistemoyu ta shtuchnimi pristroyami Znachna chastina potochnih doslidzhen zoseredzhena na rozuminni koduvannya ta obrobki informaciyi v sensornih i motornih sistemah kilkisnomu viznachenni togo yak cya obrobka zminyuyetsya v patologichnomu stani i yak neyu mozhna manipulyuvati za dopomogoyu vzayemodiyi zi shtuchnimi pristroyami vklyuchayuchi interfejsi mozok komp yuter i nejroprotezi Inshi doslidzhennya bilshe zoseredzheni na doslidzhenni shlyahom eksperimentu vklyuchayuchi vikoristannya nejronnih implantativ Metodikami vidnovlennya poshkodzhennoyi nervovoyi tkanini chi yiyi optimizaciyi zajmayetsya she odna galuz biomedichnoyi inzheneriyi tkaninna inzheneriya a same inzheneriya nervovoyi tkanini en ce rozdil en ta nejroinzheneriyi yakij zoseredzhuyetsya na gidrodinamici nervovoyi sistemi IstoriyaOskilki nejroinzheneriya ye vidnosno novoyu galuzzyu informaciya ta doslidzhennya pov yazani z neyu porivnyano obmezheni hocha ce shvidko zminyuyetsya Hocha she v 1960 h buli pershi podibni eksperimenti Pol Bah i Rita pokazav sho rizni dilyanki nashogo mozku mozhut reorganizovuvatis dlya kompensaciyi riznih sensornih oblastej poshkodzhenih insultom Vin stvoriv priladi yaki dozvlyali slipim lyudyam bachiti spinoyu a pacientam z poshkodzhenim vestibulyarnim aparatom utrimuvati rivnovagu Pershi zhurnali specialno prisvyacheni nejroinzheneriyi The Journal of Neural Engineering ta The Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation obidva vijshli v 2004 roci Mizhnarodni konferenciyi z nejronnoyi inzheneriyi provodyatsya IEEE z 2003 roku OsnoviOsnovi nejroinzheneriyi vklyuchayut vzayemozv yazok nejroniv nejronnih merezh i funkcij nervovoyi sistemi z kilkisno viznachenimi modelyami shob dopomogti rozrobci pristroyiv yaki mogli b interpretuvati ta kontrolyuvati signali mozku ta viroblyati cilespryamovani reakciyi Nejronauka Signali mozku na rivni nejroniv ta yih sinapsiv Signali mozku vidchuttya ruhi dumki ta gomeostaz organizmu zagalom ce napravlenni elektro magnitno himichno optichno impulsi sho peredayutsya po merezhi nejronnih vidrostkiv Narazi nevidomo chim konkretno obumovleno kvalia signaliv mozku ta nejronna aktivnist depolyarizaciya membrani znachno korelyuye z kvalia ta oznakami svidomosti yak u tvarin tak i u lyudej Nejroni ye osnovnoyu funkcionalnoyu odiniceyu nervovoyi sistemi ta ye vuzkospecializovanimi klitinami yaki zdatni generuvati i peredavati susidnim nejronam chi inshih klitinam ci signali Nejroni mayut osoblivi elektrohimichni vlastivosti yaki dozvolyayut yim obroblyati informaciyu a potim peredavati cyu informaciyu inshim klitinam Aktivnist nejroniv zalezhit vid yih potencialu membrani ta zmin yaki vidbuvayutsya navkolo nejroniv Animaciya potencialu diyi Postijna napruga vidoma yak membrannij potencial zazvichaj pidtrimuyetsya pevnimi koncentraciyami specifichnih ioniv Na K Ca ta in na membranah nejroniv Porushennya abo kolivannya ciyeyi naprugi stvoryuyut disbalans ta mozhe zminiti polyarizaciyu na membrani Depolyarizaciya membrani sho perevishuye yiyi porogovij potencial stvoryuye potencial diyi yakij ye osnovnim dzherelom peredachi signalu vidomogo yak nejrotransmisiya nervovoyi sistemi Potencial diyi prizvodit do kaskadu ionnogo potoku vniz i cherez aksonalnu membranu stvoryuyuchi efektivnu seriyu stribkiv naprugi abo elektrichnij signal yakij mozhe peredavati podalshi elektrichni zmini v inshi klitini Signali mozhut generuvatisya elektrichnimi himichnimi magnitnimi optichnimi ta inshimi formami stimuliv yaki vplivayut na potik zaryadiv i otzhe na rivni naprugi na nejronnih membranah Inzheneriya Inzheneri vikoristovuyut kilkisni instrumenti yaki mozhna vikoristovuvati dlya rozuminnya ta vzayemodiyi zi skladnimi nejronnimi sistemami Metodi vivchennya ta generuvannya himichnih elektrichnih magnitnih i optichnih signaliv sho vidpovidayut za potenciali pozaklitinnogo polya ta sinaptichnu peredachu v nervovij tkanini dopomagayut doslidnikam u modulyaciyi aktivnosti nervovoyi sistemi Shob zrozumiti vlastivosti aktivnosti nejronnoyi sistemi inzheneri vikoristovuyut metodi obrobki signaliv i obchislyuvalne modelyuvannya Shob obrobiti ci signali nejroinzheneri povinni peretvoriti naprugi na nejronnih membranah u vidpovidnij kod proces vidomij yak nejronne koduvannya Sfera doslidzhennya nejronnogo koduvannya yak mozok koduye prosti komandi u formi centralnih generatoriv shabloniv CPG vektoriv ruhu vnutrishnoyi modeli mozochka ta somatotopichnih kart dlya rozuminnya ruhiv i sensornih yavish Dlya zapisu cih signaliv naprugi vikoristovuyutsya rizni metodi Voni mozhut buti vnutrishnoklitinnimi abo pozaklitinnimi Pozaklitinni metodi peredbachayut odnoblokovi zapisi potenciali pozaklitinnogo polya ta amperometriyu Oblasti zastosuvannyaNejromehanika en ce poyednannya nejrobiologiyi biomehaniki ta robototehniki Doslidniki vikoristovuyut peredovi metodi ta modeli dlya vivchennya mehanichnih vlastivostej nervovih tkanin ta yihnogo vplivu na zdatnist tkanin protistoyati j generuvati silu ta ruhi a takozh yihnyu vrazlivist do travmatichnogo navantazhennya Cya oblast doslidzhennya zoseredzhena na peretvorenni informaciyi mizh nervovo m yazovoyu ta kistkovoyu sistemami dlya rozrobki funkcij i kerivnih pravil sho stosuyutsya roboti ta organizaciyi cih sistem Nejromehaniku mozhna modelyuvati shlyahom pidklyuchennya obchislyuvalnih modelej nejronnih lancyugiv do modelej til tvarin roztashovanih u virtualnih fizichnih svitah Eksperimentalnij analiz biomehaniki vklyuchayuchi kinematiku ta dinamiku ruhiv proces i shabloni motornogo ta sensornogo zvorotnogo zv yazku pid chas ruhovih procesiv a takozh shemu ta sinaptichnu organizaciyu mozku vidpovidalnogo za ruhovij kontrol use ce zaraz doslidzhuyetsya shob zrozumiti skladnist ruhu tvarin Laboratoriya doktora Mishel Laplaka v Tehnologichnomu instituti Dzhordzhiyi bere uchast u vivchenni mehanichnogo roztyaguvannya klitinnih kultur deformaciyi zsuvu planarnih klitinnih kultur i deformaciyi zsuvu trivimirnih matric sho mistyat klitini Rozuminnya cih procesiv suprovodzhuyetsya rozrobkoyu modelej funkcionuvannya zdatnih harakterizuvati ci sistemi v umovah zamknutogo ciklu zi specialno viznachenimi parametrami Vivchennya nejromehaniki spryamovane na vdoskonalennya metodiv likuvannya fiziologichnih problem zi zdorov yam sho vklyuchaye optimizaciyu konstrukciyi proteziv vidnovlennya ruhiv pislya travmi a takozh proektuvannya ta keruvannya mobilnimi robotami Nejromodulyaciya Osnovni statti Nejroreabilitaciya en Nejromodulyaciya spryamovana na visokotochne likuvannya zahvoryuvan abo travm nervovoyi sistemi shlyahom vikoristannya tehnologij medichnih pristroyiv yaki posilyuyut abo prignichuyut aktivnist nervovoyi sistemi ta za dopomogoyu dostavki farmacevtichnih agentiv elektrichnih signaliv abo inshih form energetichnih stimuliv dlya vidnovlennya balansu v ushkodzhenih oblastyah mozku Doslidniki v cij galuzi stikayutsya z problemoyu pov yazati dosyagnennya v rozuminni nejronnih signaliv z dosyagnennyami v tehnologiyah dostavki ta analizu cih signaliv z pidvishenoyu chutlivistyu biosumisnistyu ta zhittyezdatnistyu v shemah zamknutogo ciklu v mozku shob mozhna bulo stvoryuvati novi metodi likuvannya ta klinichni zastosuvannya dlya likuvannya tih hto maye nervovi poshkodzhennya riznogo rodu Nejromodulyatori mozhut koriguvati disfunkciyu nervovoyi sistemi pov yazanu z hvoroboyu Parkinsona tremorom hvoroboyu Turetta hronichnim bolem vazhkoyu depresiyeyu ta zreshtoyu epilepsiyeyu Nejromodulyaciya zoseredzhena lishe na likuvanni duzhe specifichnih oblastej mozku na vidminu vid sistemnogo likuvannya yake mozhe mati pobichni efekti na organizm Nejromodulyatorni stimulyatori taki yak masivi mikroelektrodiv mozhut stimulyuvati ta zapisuvati funkciyu mozku a z podalshimi vdoskonalennyami mayut stati regulovanimi ta chujnimi pristroyami dostavki likiv ta inshih stimuliv Nejrovizualizaciya Metodi nejrovizualizaciyi vikoristovuyutsya dlya doslidzhennya aktivnosti nejronnih merezh a takozh strukturi ta funkcij mozku Tehnologiyi nejrovizualizaciyi Magnitno rezonansna tomografiya MRT golovnogo mozku yaka odnochasno demonstruye progresivni zrizi v poperechnij sagitalnij i frontalnij ploshinah Magnitno rezonansna tomografiya MRT MRT ce neinvazivnij metod vizualizaciyi yakij vikoristovuye silne magnitne pole radiohvili ta komp yuternu obrobku dlya otrimannya detalnih zobrazhen mozku ta inshih chastin tila Komp yuterna tomografiya KT KT ce tip medichnogo zobrazhennya yakij vikoristovuye rentgenivski promeni ta komp yuternu obrobku dlya stvorennya detalnih zobrazhen mozku ta inshih chastin tila Pozitronno emisijna tomografiya PET PET skanuvannya vikoristovuye neveliku kilkist radioaktivnogo materialu ta specialnu kameru dlya otrimannya zobrazhen mozku ta inshih chastin tila en MEG MEG ce neinvazivna tehnika vizualizaciyi yaka vikoristovuye magnitni datchiki dlya vimiryuvannya magnitnih poliv stvorenih mozkom sho dozvolyaye doslidnikam vidobrazhati mozkovu aktivnist u rezhimi realnogo chasu Elektroencefalograma EEG 62 kanaliElektroencefalografiya EEG EEG ce neinvazivnij metod vizualizaciyi yakij reyestruye elektrichnu aktivnist mozku za dopomogoyu elektrodiv rozmishenih na shkiri golovi FMRT lyudskogo mozku visokoyi rozdilnoyi zdatnostiFunkcionalna magnitno rezonansna tomografiya fMRT fMRT ce tip MRT yakij doslidzhuye zmini krovotoku v dilyankah mozku shob zrobiti visnovok pro zmini nejronnoyi aktivnosti sho dozvolyaye doslidnikam sklasti kartu funkcionalnoyi organizaciyi mozku Difuzijna MRT abo Difuzijna tenzorna vizualizaciya DTV DTV ce tip MRT yakij vikoristovuye difuziyu molekul vodi dlya stvorennya zobrazhen shlyahiv biloyi rechovini v mozku nadayuchi informaciyu pro zv yazok i cilisnist zv yazkiv mozku Difuzijna tenzorna vizualizaciya DTV golovnogo mozku Universitet Dzhona Hopkinsa Optichna vizualizaciya metodi optichnoyi vizualizaciyi taki yak OKT i NIRS vikoristovuyut svitlo dlya zobrazhennya mozku ta nadannya informaciyi pro strukturu ta funkciyi mozku Odnofotonna emisijna komp yuterna tomografiya metod radionuklidnoyi diagnostiki princip yakogo polyagaye v otrimuvanni seriyi dvovimirnih scintigram pri programno kerovanomu obertanni odnogo chi dekilkoh detektoriv tomografa navkolo osi tila paciyenta Pri comu zastosovuyut radionuklidi sho viprominyuyut odin gamma kvant na odin radioaktivnij rozpad Nejronni merezhi Vcheni mozhut vikoristovuvati eksperimentalni sposterezhennya nejronnih sistem i teoretichni ta obchislyuvalni modeli cih sistem dlya stvorennya nejronnih merezh spodivayuchis modelyuvati nejronni sistemi yakomoga realistichnishe Nejronni merezhi mozhna vikoristovuvati dlya analizu shob dopomogti rozrobiti dodatkovi nejrotehnologichni pristroyi Zokrema doslidniki zajmayutsya analitichnim abo skinchenno elementnim modelyuvannyam shob viznachiti kontrol nervovoyi sistemi za ruhami ta zastosovuyut ci metodi shob dopomogti paciyentam iz travmami abo rozladami mozku Shtuchni nejronni merezhi mozhut buti pobudovani z teoretichnih i obchislyuvalnih modelej i realizovani na komp yuterah z teoretichnih rivnyan pristroyiv abo eksperimentalnih rezultativ sposterezhuvanoyi povedinki nejronnih sistem Modeli mozhut predstavlyati dinamiku koncentraciyi ioniv kinetiku kanaliv sinaptichnu peredachu obchislennya odnogo nejrona metabolizm kisnyu abo zastosuvannya teoriyi dinamichnih sistem Zbirka shablonu na osnovi ridini bula vikoristana dlya rozrobki 3D nejronnih merezh iz zasiyanih nejronami mikronosiyiv Nejrointerfejsi Nejronni interfejsi ye osnovnim elementom yakij vikoristovuyetsya dlya vivchennya nejronnih sistem i pokrashennya abo zamini nejronnih funkcij specialno rozroblenimi pristroyami Pered inzhenerami stoyit zavdannya rozrobiti elektrodi yaki mozhut vibirkovo zapisuvati dani shob zbirati informaciyu pro diyalnist nervovoyi sistemi ta stimulyuvati pevni dilyanki nervovoyi tkanini dlya vidnovlennya funkcij ciyeyi tkanini Materiali yaki vikoristovuyutsya dlya cih pristroyiv povinni vidpovidati mehanichnim vlastivostyam nervovoyi tkanini v yaku voni pomisheni i ne poshkodzhuvati otochuyuyuchi tkanini Optichni nejronni interfejsi vklyuchayut optichni zapisi ta optogenetiku roblyachi pevni klitini mozku chutlivimi do svitla shob modulyuvati yihnyu aktivnist Volokonnu optiku mozhna implantuvati v mozok shob zbudzhuvati abo galmuvati cilovi nejroni za dopomogoyu svitla a takozh reyestruvati aktivnist fotoniv proksi nejronnoyi aktivnosti zamist vikoristannya elektrodiv Dvofotonna mikroskopiya zbudzhennya mozhe vivchati zhivi nejronni merezhi ta komunikacijni podiyi mizh nejronami Interfejsi mozok komp yuter Nejrokomp yuternij interfejs Upravlinnya plastikovoyu rukoyu za dopomogoyu dumki Osnovna stattya Nejrokomp yuternij interfejs Interfejsi mozok komp yuter pragnut bezposeredno spilkuvatisya z nervovoyu sistemoyu lyudini dlya monitoringu ta stimulyuvannya nejronnih lancyugiv a takozh dlya diagnostiki ta likuvannya vnutrishnoyi nevrologichnoyi disfunkciyi Gliboka stimulyaciya mozku ye znachnim progresom u cij galuzi yakij osoblivo efektivnij u likuvanni ruhovih rozladiv takih yak hvoroba Parkinsona zavdyaki visokochastotnij stimulyaciyi nervovoyi tkanini dlya pridushennya tremtinnya Lega ta in 2011 Nejroprotezuvannya Osnovna stattya Nejroprotezuvannya Kohlearnij implantant Nejroprotezi ce pristroyi zdatni dopovnyuvati abo zaminyuvati vidsutni funkciyi nervovoyi sistemi shlyahom stimulyaciyi nervovoyi sistemi ta reyestraciyi yiyi aktivnosti Elektrodi yaki vimiryuyut zbudzhennya nerviv mozhut integruvatisya z protezami ta signalizuvati yim pro vikonannya funkciyi peredbachenoyi peredanim signalom Sensorni protezi vikoristovuyut shtuchni datchiki dlya zamini nejronnih danih yaki mozhut buti vidsutni v biologichnih dzherelah Dlya cogo potriben permanentnij bezpechnij shtuchnij interfejs iz nejronnoyu tkaninoyu Prikladom sensornih proteziv ye kohlearnij implant yakij vidnovlyuye sluh gluhim Zorovij protez dlya vidnovlennya zorovih mozhlivostej nezryachih perebuvaye she na bilsh elementarnih stadiyah rozrobki ce pristroyi pov yazani z elektrichnoyu stimulyaciyeyu biologichnoyi nervovo m yazovoyi sistemi yaka mozhe zaminiti mehanizmi upravlinnya golovnogo abo spinnogo mozku Rozumni protezi mozhut buti rozrobleni dlya zamini vidsutnih kincivok kerovanih nejronnimi signalami shlyahom peresadki nerviv z kuksi lyudini z amputovanimi kincivkami do m yaziv Sensorni protezi zabezpechuyut sensornij zvorotnij zv yazok shlyahom peretvorennya mehanichnih podraznikiv z periferiyi v zakodovanu informaciyu dostupnu nervovij sistemi Elektrodi rozmisheni na shkiri mozhut interpretuvati signali a potim kontrolyuvati proteznu kincivku Ce protezuvannya bulo duzhe uspishnim Funkcionalna elektrostimulyaciya FES ce sistema spryamovana na vidnovlennya ruhovih procesiv takih yak stoyannya hodba zahoplennya ruk Regeneraciya nervovoyi tkanini Osnovni statti Inzheneriya nervovoyi tkanini Organoyid Regeneraciya nervovoyi tkanini abo nejroregeneraciya maye na meti vidnoviti funkciyu tih dilyanok nervovoyi tkanini yaki buli poshkodzheni vnaslidok ushkodzhen sprichinenih cherepno mozkovoyu travmoyu insultom tosho Funkcionalne vidnovlennya poshkodzhenih nerviv peredbachaye vidnovlennya bezperervnogo shlyahu regeneraciyi aksoniv do miscya innervaciyi Taki doslidniki yak doktor Laplaka z Tehnologichnogo institutu Dzhordzhiyi pragnut dopomogti znajti likuvannya dlya vidnovlennya ta regeneraciyi pislya cherepno mozkovoyi travmi ta poshkodzhen spinnogo mozku zastosovuyuchi strategiyi tkaninnoyi inzheneriyi Doktor Laplaka vivchaye metodi poyednannya nejronnih stovburovih klitin iz skeletom na osnovi proteyinu pozaklitinnogo matriksu dlya minimalno invazivnoyi dostavki v miscya ushkodzhen Vivchayuchi nervovi stovburovi klitini in vitro ta doslidzhuyuchi alternativni klitinni dzherela rozroblyayuchi novi biopolimeri yaki mozhna bulo b vikoristovuvati v karkasi i doslidzhuyuchi transplantati konstruktiv klitinnoyi abo tkaninnoyi inzheneriyi in vivo v modelyah travmatichnogo ushkodzhennya golovnogo ta spinnogo mozku laboratoriya doktora Laplaka pragne viznachiti optimalni strategiyi regeneraciyi nerva pislya travmi Inzhenerni strategiyi vidnovlennya nervovoyi tkanini Inzhenerni strategiyi dlya vidnovlennya nervovoyi tkanini zoseredzheni na stvorenni spriyatlivogo seredovisha dlya regeneraciyi nerviv Grafti transplantati Perevagi transplantativ autologichnoyi tkanini polyagayut u tomu sho voni pohodyat iz prirodnih materialiv yaki mayut visoku jmovirnist biosumisnosti odnochasno zabezpechuyuchi strukturnu pidtrimku nerviv yaki spriyayut adgeziyi ta migraciyi klitin Neavtologichna tkanina acelyulyarni transplantati ta materiali na osnovi pozaklitinnogo matriksu ce vsi varianti yaki takozh mozhut stati idealnoyu osnovoyu dlya regeneraciyi nerviv Deyaki pohodyat z alogennih abo ksenogennih tkanin yaki povinni poyednuvatisya z imunodepresantami Inshi vklyuchayut transplantati pidslizovoyi obolonki tonkoyi kishki ta amniotichnoyi tkanini Sintetichni materiali ye privablivimi variantami oskilki yihni fizichni ta himichni vlastivosti zazvichaj mozhna kontrolyuvati Problema yaka zalishayetsya dlya sintetichnih materialiv ce biosumisnist Bulo pokazano sho konstrukciyi na osnovi metilcelyulozi ye biosumisnim variantom dlya ciyeyi meti AxoGen vikoristovuye tehnologiyu peresadki klitin AVANCE shob imituvati lyudskij nerv Bulo pokazano sho vin dosyagaye znachushogo oduzhannya u 87 vidsotkiv paciyentiv z ushkodzhennyami periferichnih nerviv Nervovi napravlyayuchi kanali Nervovi napravlyayuchi kanali ce innovacijni strategiyi spryamovani na bilshi defekti yaki zabezpechuyut kanal dlya prorostannya aksoniv sho spryamovuye rist i zmenshuye galmuvannya rostu rubcevoyu tkaninoyu Nervovi napravlyayuchi kanali povinni buti legko sformovani v truboprovid bazhanih rozmiriv sterilizovanij stijkij do rozriviv prostij u obrobci ta zshivanni V ideali voni degraduvali b z chasom pid chas regeneraciyi nerva buli b gnuchkimi napivproniknimi zberigali svoyu formu ta mali gladku vnutrishnyu stinku yaka imituye stinku spravzhnogo nerva Biomolekulyarni terapiyi Dlya spriyannya nejronnij regeneraciyi neobhidni visokokontrolovani sistemi dostavki Nejrotrofichni faktori mozhut vplivati na rozvitok vizhivannya rist i rozgaluzhennya Nejrotrofini vklyuchayut faktor rostu nerviv NGF nejrotrofichnij faktor mozku BDNF nejrotrofin 3 NT 3 i NTF 4 5 Inshimi faktorami ye ciliarnij nejrotrofichnij faktor CNTF GDNF i aFGF bFGF yaki spriyayut ryadu nervovih reakcij Takozh bulo pokazano sho fibronektin pidtrimuye regeneraciyu nerviv pislya ChMT u shuriv Inshi metodi likuvannya spryamovani na regeneraciyu nerviv shlyahom posilennya regulyaciyi RAG nejronnih citoskeletnih komponentiv i RAG vklyuchayut GAP 43 i Cap 23 molekuli adgeziyi taki yak rodina L1 NCAM i N kadgerin Isnuye takozh potencial dlya blokuvannya ingibitornih biomolekul u CNS cherez glialni rubci Deyaki z nih narazi vivchayutsya ce likuvannya hondroyitinazoyu ABC ta blokuvannyam NgR ADF ribozi Tehnika dostavki Pristroyi dlya dostavki povinni buti biosumisnimi ta stabilnimi in vivo Deyaki prikladi vklyuchayut osmotichni nasosi silikonovi rezervuari polimerni matrici ta mikrosferi Metodi gennoyi terapiyi takozh buli vivcheni dlya zabezpechennya trivalogo virobnictva faktoriv rostu ta mozhut buti dostavleni za dopomogoyu virusnih abo nevirusnih vektoriv takih yak lipopleksi Klitini takozh ye efektivnimi transportnimi zasobami dlya komponentiv ECM nejrotrofichnih faktoriv i molekul klitinnoyi adgeziyi Klitini nyuhovoyi obolonki OECs i stovburovi klitini a takozh genetichno modifikovani klitini vikoristovuvalisya yak transplantati dlya pidtrimki regeneraciyi nerviv Peredovi metodi likuvannya Udoskonalena terapiya poyednuye skladni kanali navedennya ta chislenni stimuli yaki zoseredzhuyutsya na vnutrishnih strukturah yaki imituyut arhitekturu nerva sho mistit vnutrishni matrici pozdovzhno roztashovanih volokon abo kanaliv Vigotovlennya cih struktur mozhe vikoristovuvati nizku tehnologij magnitne virivnyuvannya polimernih volokon littya pid tiskom podil faz vigotovlennya tverdoyi vilnoyi formi ta strumenevij polimernij druk Vdoskonalennya nervovoyi sistemi Osnovni statti Vdoskonalennya lyudini Posilennya intelektu Transgumanizm Postlyudina Udoskonalennya nervovoyi sistemi lyudini abo vdoskonalennya lyudini za dopomogoyu inzhenernih metodiv ye she odnim mozhlivim zastosuvannyam nejroinzheneriyi Vzhe bulo pokazano sho gliboka stimulyaciya mozku pokrashuye zapam yatovuvannya yak vidznachayut paciyenti yaki zaraz vikoristovuyut ce likuvannya nevrologichnih rozladiv Vvazhayetsya sho metodi stimulyaciyi mozku zdatni formuvati emociyi a takozh pidvishuvati motivaciyu zmenshuvati galmuvannya tosho za bazhannyam lyudini Etichni problemi pov yazani z takim tipom lyudskogo vdoskonalennya ce novij nabir pitan z yakimi nejroinzheneram dovoditsya borotisya v miru rozvitku cih doslidzhen Div takozhNejroreabilitaciya Nejrokomp yuternij interfejs Ekzoskelet bionika Nejroprotezuvannya Zorovij nejroprotez Implantati sitkivki Ekzokorteks Regenerativna medicina Tkaninna inzheneriya Organoyid Inzheneriya nervovoyi tkanini Druk organiv Nejroplastichnist Svidomist Nejronauka Biomedichna inzheneriyaDodatkova literaturaKnigi Brain Inspired Computing From Neuroscience to Neuromorphic Electronics driving new forms of Artificial Intelligence Mapelli Jonathan Indiveri Giacomo Arleo Angelo 2022 Frontiers Media SA ISBN 978 2 88974 608 8 doi 10 3389 978 2 88974 608 8 Mardal Kent Andre Rognes Marie E Thompson Travis B Valnes Lars Magnus 2022 Mathematical Modeling of the Human Brain From Magnetic Resonance Images to Finite Element Simulation angl 10 Cham Springer Nature ISBN 978 3 030 95135 1 Vinjamuri Ramana red 9 veresnya 2020 Advances in Neural Signal Processing angl IntechOpen ISBN 978 1 78984 113 8 He Bin red 2020 Neural Engineering angl Cham Springer International Publishing Springer Nature ISBN 978 3 030 43394 9 Kennedy Henry Van Essen David C Christen Yves red 2016 Micro Meso and Macro Connectomics of the Brain Research and Perspectives in Neurosciences angl Cham Springer International Publishing ISBN 978 3 319 27776 9 Neural Engineering Computation Representation and Dynamics in Neurobiological Systems Chris Eliasmith and Charles H Anderson 2003 Zhurnali Journal of Neural Engineering Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation Journal of Tissue Engineering Frontiers in NeuroInformatics Neurocomputing Brain Informatics Neural Computation Brain Imaging and Behavior Frontiers in Systems Neuroscience Experimental Neurobiology Neural Networks Cognitive NeurodynamicsPosilannyaEMBS mizhnarodne tovaristvo biomedichnih inzheneriv 11 ta Mizhnarodna konferenciya IEEE EMBS z nejronnoyi inzheneriyi NER kviten 2023 IEEE Engineering in Medicine amp Biology Society EMBS Facebook group Neural Engineering Steve Potter TEDx 2012 DzherelaEreifej ES Shell CE Schofield JS Charkhkar H Cuberovic I Dorval AD Graczyk EL Kozai TDY Otto KJ Tyler DJ Welle CG Widge AS Zariffa J Moritz CT Bourbeau DJ Marasco PD 12 listopada 2019 Neural engineering the process applications and its role in the future of medicine https doi org 10 1088 1741 2552 ab4869 eng Journal of neural engineering 16 6 ShieldSquare Captcha doi 10 1088 1741 2552 4 4 e01 meta Procitovano 11 lyutogo 2023 Bach y Rita Paul 1967 09 SENSORY PLASTICITY Acta Neurologica Scandinavica angl T 43 4 s 417 426 doi 10 1111 j 1600 0404 1967 tb05747 x Procitovano 6 bereznya 2023 Aviva Hope Rutkin 2012 Champagne for the Blind Paul Bach y Rita Neurosciences Forgotten Genius PDF eng Engineering in Medicine and Biology Society Institute of Electrical and Electronics Engineers International IEEE EMBS Conference on Neural Engineering NER 1 sichnya 2009 4th International IEEE EMBS Conference on Neural Engineering 2009 NER 09 Antalya Turkey 29 April 2 May 2009 IEEE OCLC 837182279 Chris Eliasmith and Charles H Anderson 2003 Neural Engineering Computation Representation and Dynamics in Neurobiological Systems PDF A Bradford Book The MIT Press ISBN 0 262 05071 4 Edwards Donald H 14 lipnya 2010 Neuromechanical simulation https doi org 10 3389 fnbeh 2010 00040 eng Frontiers in behavioral neuroscience 4 40 Laplaca Michelle C Prado Gustavo R 5 sichnya 2010 Neural mechanobiology and neuronal vulnerability to traumatic loading Journal of Biomechanics T 43 1 s 71 78 doi 10 1016 j jbiomech 2009 09 011 ISSN 1873 2380 PMID 19811784 Procitovano 11 lyutogo 2023 Kiisa Nishikawa Andrew A Biewener Peter Aerts Anna N Ahn Hillel J Chiel Monica A Daley Thomas L Daniel Robert J Full Melina E Hale Tyson L Hedrick A Kristopher Lappin T Richard Nichols Roger D Quinn Richard A Satterlie Brett Szymik 27 travnya 2007 Neuromechanics an integrative approach for understanding motor control https doi org 10 1093 icb icm024 eng Integrative and Comparative Biology Volume 47 Issue 1 Pages 16 54 Potter S 2012 NeuroEngineering Neuroscience Applied In TEDxGeorgiaTech TEDx Video na YouTube Sofatzis Tia 12 grudnya 2016 About Neuromodulation Home Procitovano 9 chervnya 2017 LaPlaca Michelle C Cullen D Kacy McLoughlin Justin J Cargill Robert S 1 travnya 2005 High rate shear strain of three dimensional neural cell cultures a new in vitro traumatic brain injury model Journal of Biomechanics angl T 38 5 s 1093 1105 doi 10 1016 j jbiomech 2004 05 032 ISSN 0021 9290 Procitovano 11 lyutogo 2023 Chen Pu Luo Zhengyuan Guven Sinan Tasoglu Savas Ganesan Adarsh Venkataraman Weng Andrew Demirci Utkan 23 chervnya 2014 Microscale Assembly Directed by Liquid Based Template Advanced Materials 26 34 5936 5941 doi 10 1002 adma 201402079 ISSN 0935 9648 Cullen D Kacy Pfister Bryan J 2011 State of the Art and Future Challenges in Neural Engineering Neural Interfaces Foreword Editors Commentary Volume 1 Critical Reviews in Biomedical Engineering English T 39 1 doi 10 1615 CritRevBiomedEng v39 i1 10 ISSN 0278 940X Procitovano 11 lyutogo 2023 Cullen D Kacy Wolf John A Vernekar Varadraj N Vukasinovic Jelena LaPlaca Michelle C 2011 Neural Tissue Engineering and Biohybridized Microsystems for Neurobiological Investigation In Vitro Part 1 Critical Reviews in Biomedical Engineering English T 39 3 doi 10 1615 CritRevBiomedEng v39 i3 30 ISSN 0278 940X Procitovano 11 lyutogo 2023 Lucas Timothy H Liu Xilin Zhang Milin Sritharan Sri Planell Mendez Ivette Ghenbot Yohannes Torres Maldonado Solymar Brandon Cameron Van der Spiegel Jan 1 veresnya 2017 Strategies for Autonomous Sensor Brain Interfaces for Closed Loop Sensory Reanimation of Paralyzed Limbs Neurosurgery angl 64 CN suppl 1 11 20 doi 10 1093 neuros nyx367 ISSN 0148 396X PMC 6937092 PMID 28899065 Schmidt Christine E Leach Jennie Baier 2003 08 Neural Tissue Engineering Strategies for Repair and Regeneration Annual Review of Biomedical Engineering angl T 5 1 s 293 347 doi 10 1146 annurev bioeng 5 011303 120731 ISSN 1523 9829 Procitovano 11 lyutogo 2023 Tate Matthew C Shear Deborah A Hoffman Stuart W Stein Donald G LaPlaca Michelle C 1 travnya 2001 Biocompatibility of methylcellulose based constructs designed for intracerebral gelation following experimental traumatic brain injury Biomaterials angl T 22 10 s 1113 1123 doi 10 1016 S0142 9612 00 00348 3 ISSN 0142 9612 Procitovano 9 bereznya 2023 Avance Nerve Graft Clinical Results Published Free Online Library 1 sichnya 2015 Procitovano 9 chervnya 2017 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite web title Shablon Cite web cite web a Obslugovuvannya CS1 Storinki z parametrom url status ale bez parametra archive url posilannya Tate Matthew C Shear Deborah A Hoffman Stuart W Stein Donald G Archer David R LaPlaca Michelle C 2002 Fibronectin promotes survival and migration of primary neural stem cells transplanted into the traumatically injured mouse brain Cell Transplantation T 11 3 s 283 295 ISSN 0963 6897 PMID 12075994 Procitovano 9 bereznya 2023
Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
