Эпилепсия является четвертым наиболее распространенным неврологическим расстройством: около 1% населения страдает эпилепсией, и около одной трети пострадавших имеют периодические припадки. В большинстве случаев, припадки могут контролироваться с помощью лекарств. Тем не менее, медикаментозного лечения необходимо установить для каждого пациента индивидуально, где надлежащее дозирование может занять годы, чтобы найти1,2. Кроме того, большинство лекарств имеет серьезные побочные эффекты, которые снижают качество жизни3,4,5,6,7. Наконец, в 30% случаев пациенты устойчивы к лекарствам, а в случае постоянного единственного захвата генератора локуса, только резсективная Нейрохирургия может смягчить возникновение судорог8. Таким образом, Главная инициатива в современных исследованиях эпилепсии заключается в том, чтобы обнаружить новые стратегии, которые могут предотвратить рецидивирующие припадки у пациентов, находящихся в опасности, при одновременном снижении необходимости сильного медикаментозного лечения и инвазивных ресективных операций.
Эпилептические припадки возникают, когда есть дисбаланс в возбуждающих и тормозных схем либо по всему мозгу (обобщенные эпилепсии) или в локализованной части головного мозга (координационных эпилепсии), такие, что нейроны разряда в ненормальной моды9 , 10 , 11. противоэпилептические препараты могут действовать двумя различными способами в профилактике ареста: либо снижение возбуждения или усиление ингибирования12. В частности, они могут либо изменить электрическую активность нейрональных клеток, влияя на ионные каналы в клеточной мембране13 или действовать на химическую передачу между нейронами, влияя на тормозящий НЕЙРОМЕДИАТОР ГАМК или возбуждающих Глутамат в синапсах14,15. Для некоторых лекарств, режим действия неизвестен18. Кроме того, медикаментозного лечения оказывают непрерывное воздействие на пациентов и не может адаптироваться к распространенности динамики судорог. В идеале, препараты с конкретными механизмами действия будут действовать в зависимости от основных эпилептических процессов. Оптимальное лечение не коснется мозга interictally, но будет действовать сразу же, когда захват начинает развиваться. В отличие от этого, во всех случаях эпилепсии, лечение в настоящее время означает систематическое лечение, затрагивающих весь мозг и весь организм пациента9.
Эпилептические припадки могут появиться через много лет после первоначального оскорбления, такие как травма головного мозга. Период между первоначальным оскорблением и возникновением первых спонтанных изъятий характеризуется значительными молекулярными и клеточными реорганизациями, включая нейрональные смерти с исчезновением нейрональных сетевых соединений и аксональных Прорастание/неининтепатогенез с появлением новых соединений19,20,21. Как только припадки становятся повторяющимися, их частота и тяжесть, как правило, увеличиваются, вовлекая больше областей мозга. Важно отличать места захвата начала (эпилептогенного зоны) от сетей распространения, по мере того как правила генезиса захвата и распространения могут отличать. Исследования, выполненные на ткани человека и экспериментальные модели эпилепсии предоставили важные данные о реорганизации схем и их способность генерировать припадки20,21,22, 23. Однако трудно определить, являются ли эти реорганизации адаптивными реакциями или же они связаны с епилептоженесис или изъятием и распространением12.
Таким образом, локализация эпилептического фокуса и применение противоэпилептических препаратов на местном уровне являются одной из основных проблем в современных исследованиях эпилепсии. Несколько экспериментов с использованием животных моделей эпилепсии и некоторых клинических исследований, направленных на поиск наступления событий захвата и определить основные механизмы в мозге24,25,26,27. С этой целью, мы разработали новый экспериментальный протокол с использованием 4ap-индуцированной эпилепсии модель28,29,30,31 в острой мыши подготовки, которая позволяет точную вставки из трех устройств в данной области гиппокампа, где сетевая активность в естественных условиях манипулируют в весьма локализованные образом. Локализованные инъекции 4AP на стеклянной микропипетке помогает индуцировать эпилептические SLEs в локализованной месте в гиппокампе, в то время как с помощью романа полимерных основе Мкмфпа контроля захвата деятельности достигается одновременно путем записи нейронов электрической активности с записью сайтов устройства. Гиппокампа местной деятельности поле также контролируется с помощью мультиканальной кремния зонд в слой-специфического образом в коре головного мозга и в гиппокампе одновременно.
Недавно изобретенные датчики Мкпоон работают с помощью прикладного электрического поля для толчка заряженных препаратов, хранящихся в микрофлюидодическом канале через ионный обмен мембраны (IEM) и наружу к окружающим тканям (рис. 1). IEM выборочно транспортирует только один тип Иона (катион или анион) и, таким образом, работает, чтобы ограничить как пассивную диффузию в "выключном" состоянии, так и транспортировку противоположно заряженных видов из окружающей ткани в устройство. Электрическое поле создается по требованию, применяя небольшое напряжение (< 1 V) между исходным электродом, который является внутренним к микрофлюидному каналу, и целевым электродом, который является внешним к устройству (в данном случае, головной винт на животной модели). Скорость доставки лекарственных средств пропорциональна прикладному напряжению и измеряемой текущей между источником и целевыми электродами. Точная возможность доставки лекарственных препаратов является одним из основных преимуществ Мкмфк. Еще одним важным преимуществом, по сравнению с fluiудической или давлением на основе системы доставки наркотиков, является то, что в мкмпоон есть только незначительное увеличение давления на выходе поставки наркотиков, как наркотики поставляются через IEM без их перевозчика решения.
Существует небольшое количество пассивной утечки ГАМК, когда Мкмфв является "выключен", но это было обнаружено не эффект SLEs. Мкмфв производится на заказ после обычных методов микроизготовления, которые мы сообщали ранее31.
Поскольку одним из способов предотвращения периодических изъятий является блокада сетевых разрядов в самом начале или даже до первого случая захвата, представленный метод для доставки тормозных нейромедиаторов ГАМК в эпилептический фокус имеет большое Терапевтический потенциал для контроля захвата у пациентов с очаговых эпилепсии. Так как ГАМК является эндогенного субстрата, он оставляет внутренние нейронные свойства без изменений в физиологических концентрациях. Местное применение низких уровней ГАМК будет только влиять на клетки естественно реагировать на ингибирование, и только вызвать аналогичные эффекты для физиологического ингибирования, в отличие от глубокой стимуляции мозга (ГСМ), который имеет неспецифичные действия, стимулируя все клетки нейронной сети в своей среде, вызывая неоднозначную реакцию с участием как возбуждение и ингибирование. В заключение, предлагаемый метод предусматривает более конкретный подход к контролю захвата, чем ГСМ.