Nové zařízení zaznamenává signály mezi střevem a mozkem

Vědci se zapsali do historie pomocí zařízení, které úspěšně odposlouchává neuronální chvění mezi mozkem a střevem, čímž prohlubuje naše chápání jeho vnitřní propojenosti – a toho, jak řídí zdraví a nemoci v celém těle.

Výzkumníci z University of Cambridge a Dartmouth College vyvinuli zařízení tenčí než lidský vlas, které bylo navrženo tak, aby sedělo mezi vrstvami tlustého střeva bez povšimnutí a zachytilo signály vysílané do mozku a pulsy, které na oplátku obdržel. Tato klíčová informační cesta tvoří enterický nervový systém (ENS), často přehlíženou větev ve srovnání se sympatickým nervovým systémem a parasympatickým nervovým systémem. ENS s až 600 miliony neuronů – tvořených 20 různými typy těchto nervových buněk – je strážcem gastrointestinálního traktu, účastní se všech jeho složitých procesů a pohybů a hraje klíčovou roli, když se něco pokazí.

University of Cambridge

„Vzhledem k tomu, že nervová aktivita ENS je v anestezii ‚utlumena‘, je schopnost nahrávat u zvířat v bdělém stavu klíčová, protože umožňuje zaznamenat ENS, když je zvíře vystaveno stresu nebo během jídla a po něm,“ vysvětlil vedoucí výzkumník Róisín Owens z Cambridge’s Department of Chemical Engineering and Biotechnology. „Tato nová technologie umožní lepší pochopení toho, jak komunikují střeva a mozek, a mohla by vést k novým způsobům léčby trávicích a neurologických poruch.“

Existuje stále více důkazů, že ENS může být řízena řadou neurologických stavů. Nedávno jsme odemkli nové poznatky o úloze, kterou hraje střevní mikrobiom při poruchách duševního zdraví a dalších zdravotních problémech, které byly tradičně považovány za původ a zůstávající lokální v mozku. Nyní se zdá, že osa střevo-mozek je mnohem silnější cestou, než se zdá.

A zde přichází na řadu nové nanozařízení. Je to měkký, flexibilní elektronický implantát, který lze zavést během ambulantní laparoskopie. Zatím byl testován pouze na hlodavcích a prasatech, ale vědci byli schopni prokázat, že zařízení dokáže bez problémů zaznamenávat elektrofyziologickou aktivitu ve střevě po dobu dvou týdnů, což otevírá novou cestu diagnostiky a léčby stavů s množstvím dat shromážděných zařízením v reálném čase. To znamená nové způsoby zásahu, pokud jde o stavy, jako je zánětlivé onemocnění střev.

„Nervový systém střeva byl historicky obtížně přístupný a my zde ukazujeme nejen to, že to lze udělat, ale že dokážeme extrahovat poměrně složité informace,“ řekl spoluautor Alex Boys z Dartmouthu.

University of Cambridge

I když je to ještě brzy, schopnost provádět tento druh biologického odposlechu by mohla pomoci odhalit mnoho stavů, které jsou stále obtížně léčitelné kvůli klamné, ale nesmírné složitosti ENS.

„S naší technologií chronických implantátů můžeme poprvé zaznamenávat elektrofyziologické signály v reálném čase z ‚druhého mozku‘ ve střevě po delší dobu,“ řekl spoluautor studie Amparo Güemes Gonzalez. „To nám umožňuje studovat, jak střevo reaguje na fyziologické podněty, jako je stres, a jak reaguje na léčbu nebo dietní změny, což nebylo s předchozími metodami možné. To otevírá dveře k mnohem hlubšímu pochopení komunikace střeva a mozku a jejího vlivu na zdraví.“

„Dříve to prostě nebylo možné,“ dodala.

Výzkum byl publikován v časopise Příroda komunikace.

Zdroj: University of Cambridge