研究人员成功地再现了创伤性脑损伤的影响，并刺激了培养皿中生长的神经细胞的恢复。这使得他们成为该国第一个使用干细胞衍生神经元的科学团队。该程序详见自然科学报告的一篇新论文，对研究和治疗此类损伤具有重要意义。
 
与身体中的其他细胞不同，中枢神经系统中的大多数神经元不能自我修复或更新。研究小组使用一种名为谷氨酸的药物，这种药物在创伤性损伤后大量释放，在一个含有数十分钟电极的培养皿中记录了类似脑震荡的神经活动破坏。通过这些记录，他们然后评估活动并通过电刺激影响恢复。
 
“一旦神经元在培养皿中达到一定的密度水平，你就会开始以非常时间的方式看到我们所谓的同步活动，”主要作者，乔治亚大学农业与环境科学学院助理教授Lohitash Karumbaiah说。动物乳品科学。“我们知道我们可以在盘子里重新创造同步的，像大脑一样的活动，这让我们有动力去问：'如果我们破坏这种节奏怎么办，我们怎样才能从那样的东西中恢复过来？'“
 
2015年，美国食品和药物管理局批准了第一个深度脑刺激装置-一种患者持续佩戴的电刺激帽-用于治疗帕金森病。Karumbaiah和他的团队希望电刺激可以成为从创伤性脑损伤或TBI中恢复的临床可转换方法。他说，下一步是与外部合作者联系，使用可以利用神经可塑性的生物材料来定制电刺激方法。
 
例如，对退伍军人来说，这种治疗可能是非常有益的。许多退伍军人因爆炸引起的冲击波而遭受TBI袭击，没有任何身体伤害点。“在这种情况下随机钻入大脑进入组织是没有意义的，”Karumbaiah说。“可以控制相当电刺激水平的可穿戴设备可以帮助这些患者。”
 
Karumbaiah的共同作者之一是佐治亚理工学院电气和计算机工程教授Maysam Ghovanloo。Ghovanloo领导了舌头驱动系统的开发，该系统允许患有脊髓损伤的人通过移动舌头来控制他们的轮椅或数字设备。他还开发了神经接口和植入式医疗设备技术。Ghovanloo将把他在医疗仪器方面的专业知识用于为该团队的临床前研究开发设备。
 
“我们开发了一种独特的方法，用于观察和指导大脑中多种水平的刺激模式，从个体神经元到神经组织，最终是整个大脑，”Ghovanloo说。“所有这些都考虑到动物的行为，以便在最有效时机会性地应用刺激。”
 
根据Karumbaiah和Ghovanloo的说法，无论是为植入还是可穿戴设计，电刺激设备必须小巧且省电。他们相信他们的方法在临床上是实用的，因为智能设计和刺激方案的应用可以显着降低功耗。“
 
“因为我们已经从这些神经元中记录了很长时间，我们知道这些神经元的脉冲或活动的大小是什么，”Karumbaiah实验室的博士后研究员Charles-Francois Latchoumane说。“现在我们可以通过在外部编程并将其反馈到大脑中来模仿这些例程。”