.png)
Ученые разработали гибкий биоэлектронный имплантат, который впервые позволяет в реальном времени записывать электрическую активность нервной системы кишечника у свободно движущихся животных. Это открытие прокладывает путь к новым методам диагностики и лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и модуляции оси «кишечник – мозг».
Международная команда исследователей под руководством ученых из Кембриджского университета совершила прорыв в изучении одной из самых сложных и малоисследованных частей нашей нервной системы – энтеральной нервной системы (ЭНС), часто называемой «вторым мозгом». Результаты их работы опубликованы в престижном журнале Nature Communications.
ЭНС представляет собой обширную сеть нейронов, расположенную в стенках всего ЖКТ. Она самостоятельно управляет ключевыми процессами, такими как пищеварение и перистальтика, и играет критически важную роль в двусторонней связи по оси «кишечник – мозг». Однако до сих пор изучение ЭНС было крайне затруднено из-за постоянных движений кишечника и того, что нейроны распределены в его стенках довольно редко.
Традиционные жесткие электроды не могут долго и надежно контактировать с эластичной и подвижной тканью кишечника, особенно у активного животного.
Исследователи создали ультратонкий, гибкий биоэлектронный имплантат, который хирургическим путем размещается в стенке толстой кишки. Устройство изготовлено из биосовместимого материала парилена-C и имеет массив из микроскопических электродов, покрытых проводящим полимером PEDOT:PSS для улучшения качества записи сигналов.
В ходе исследования выявлено, что устройство успешно записывало физиологические реакции кишечника на механические растяжения и воздействие различных химических стимулов (брадикинина и капсаицина) у животных под анестезией. Кроме того, ученые усовершенствовали имплантат и методику операции, чтобы проводить долгосрочные записи у свободно движущихся крыс. Это позволило впервые зафиксировать активность предположительно одиночных нейронов ЭНС в естественных условиях. Имплантат зафиксировал четкие изменения в электрофизиологической активности толстой кишки в ответ на два важных состояния:
1) стресс – при помещении в новую среду у животных наблюдался всплеск электрической активности среди различных частотных диапазонов, который уменьшался по мере привыкания;
2) прием пищи – после того как крысам давали еду, исследователи зарегистрировали значительное увеличение импульсной активности нейронов ЭНС.
Данная работа открывает прямую дверь к коммуникационным путям «второго мозга». Прямой доступ к электрофизиологии кишечника в реальном времени открывает беспрецедентные возможности для фундаментальной науки, медицины и нейромодуляции. Это позволит лучше понимать то, как ЭНС управляет работой кишечника и как она взаимодействует с головным мозгом, влияя на наше здоровье и поведение. Более того, такой доступ будет способствовать разработке новых методов диагностики и лечения таких заболеваний, как синдром раздраженного кишечника, болезнь Паркинсона (имеющую тесную связь с ЖКТ), и других расстройств оси «кишечник – мозг». Открытие может помочь в создании имплантатов нового поколения, которые смогут регулировать активность ЭНС для терапевтических целей.
Исследование также продемонстрировало возможность масштабирования технологии для использования на разных видах животных, включая мышей и свиней, что подчеркивает его универсальность и потенциал для будущих клинических применений.
Источник: Boys AJ, Güemes A, Ma L et al. Implantable bioelectronics for gut electrophysiology. Nat Commun. 2025; (16): 10240. https://doi.org/10.1038/s41467-025-65473-w
