Onderzoekers zeggen dat een ‘robotneus’ mensen met reukverlies kan helpen

Craig Jerome, een nurse practitioner in North Carolina, liep twee jaar geleden Covid op. Hij verloor zijn reukvermogen en lijdt nog steeds aan anosmie. “Ik werd er emotioneel verdrietig van”, zegt Jerome, die gekoesterde geuren zoals die van de kerstboom mist die herinneringen aan zijn jeugd oproepen.

Richard Costanzo En Daniël Coelho Ik hoop dat hun neuroprothesen, die ze de ‘robotneus’ noemen, Jerome en anderen zoals hij zullen helpen.

Costanzo, de onderzoeksdirecteur van het ziekenhuis, zei dat het vijf tot tien jaar zal duren voordat een volledig ontwikkeld prototype gereed is om te worden geïmplanteerd en getest bij patiënten. Reuk- en smaakstoornissencentrum aan de Virginia Commonwealth University in Richmond.

Costanzo zei dat zijn idee voor het apparaat lang voor de pandemie kwam en voortkwam uit zijn verlangen om mensen met permanent reukverlies te helpen.

Hij begon samen te werken met Coelho, een chirurg en professor in de otolaryngologie, omdat het reukimplantaat dat ze maken qua concept vergelijkbaar is met het cochleaire implantaat dat wordt gebruikt om Coelho-patiënten te helpen horen.

De behoefte aan het apparaat is nu groter vanwege Covid, zei Costanzo, daarbij verwijzend naar zijn onderzoek met Coelho en anderen. in hun studie Van de patiënten die meldden dat ze hun reukvermogen verloren nadat ze begin 2020 het virus hadden opgelopen, zei 7,5 procent dat ze hun reukvermogen na twee jaar nog niet hadden teruggekregen.

Covid heeft mijn dossier ernstig beschadigd Olfactorische sensorcellen In de neus van sommige patiënten, zei Costanzo. “Zonder deze cellen worden geuren niet gedetecteerd en worden er geen signalen naar het reukgebied van de hersenen gestuurd”, zei hij.

Bij andere patiënten herstellen sommige van deze cellen en wordt een gedeeltelijk reukvermogen hersteld, “maar het is vaak abnormaal en individuen melden afwijkingen in de reukwaarneming, vaak onaangename gewaarwordingen”, zei hij.

Geur is belangrijk omdat het verweven is met smaak, wat het plezier van eten vergroot. Geur helpt bij het detecteren van gevaar, zoals een gas- of rooklek van een brand. Emoties worden ook geassocieerd met geur; We voelen bijvoorbeeld verlichting van de unieke geuren van onze dierbaren of vreugde van de geur van zaken als bloemen.

We kunnen ruiken omdat gespecialiseerde reukreceptorcellen in de bovenste delen van de neus chemische dampen in de lucht detecteren, zei Costanzo. De cellen sturen geurinformatie door zenuwvezels die door openingen aan de basis van de schedel gaan en verbinding maken met een deel van de hersenen dat de bulbus olfactorius wordt genoemd.

Hij zei: “De reukbol deelt deze informatie met de rest van de hersenen, wat leidt tot geurwaarneming, zoals de geur van een sinaasappel of de geur van een roos.”

Het reproduceren van onze geur is een unieke uitdaging, zei Costanzo.

Voor andere sensorische systemen, zei hij, weten we meer over de stimulus en hoe de receptoren deze coderen. Voor horen is de stimulus drukgolven. Bij aanraking is het een mechanische vervorming van de huid. Voor visie zijn het elektromagnetische lichtgolven.

“Het probleem met geur is dat we de fysieke eigenschappen van de chemische geuren niet kennen die belangrijk zijn voor het coderen van alle verschillende geuren die er zijn,” zei Costanzo.

Costanzo en Coelho gebruiken micro-elektronica en computerverwerking, inclusief kunstmatige intelligentie, om hun bionische neuzen te bouwen.

Hun strategie is om beschadigde reukcellen te omzeilen en de hersenen direct te stimuleren met behulp van een implanteerbare elektrode-array.

Costanzo zei dat een klein, extern geurgevoelig stuk signalen naar een microprocessorchip zal sturen die “unieke digitale vingerafdrukken van verschillende geuren” zal genereren. De chip zendt vervolgens informatie via speciale radiogolffrequenties naar een ontvanger in de schedel om specifieke delen van de hersenen te stimuleren die een bepaald reukvermogen of waarneming genereren.

In het huidige prototype zijn zowel het geurgevoelige stuk als de microprocessorchip aan het brilmontuur bevestigd, zei Costanzo, maar ze kunnen op andere dingen zitten, zoals een polsbandje.

Chirurgie zal nodig zijn om de elektrode-array in de hersenen in te brengen, zei Costanzo, hoewel het te vroeg is om te zeggen of het door een neurochirurg of door de neus endoscopisch zal worden geplaatst. Onderzoekers geloven dat veel mensen dit proces zullen accepteren, daarbij verwijzend naar kleine maten studie Van de 61 patiënten met een gebrekkig reukvermogen, bleek dat ongeveer een derde van hen bereid was een reuktransplantatie te ondergaan om hun reukvermogen te herstellen.

Het onderzoek wordt gefinancierd door Lawnboy Ventures, een samenwerking tussen Costanzo, Coelho, minderheidsaandeelhouder VCU Intellectual Property Corporation en particuliere investeerder Scott Morehead. Morehead en de universiteit zeiden dat het bedrijf het patent met betrekking tot de technologie in licentie heeft gegeven aan de Virginia Commonwealth University. Morehead, die zijn reukvermogen verloor na een traumatisch hersenletsel, zei dat hij zich bij de inspanning had aangesloten omdat hij baat zou kunnen hebben bij het apparaat.

Studies om olfactorische waarnemingen te begrijpen

vroege versie van Zenuwstelsel Getest op muizen. De onderzoekers sneden de reukzenuwen van de knaagdieren door en plaatsten chirurgisch een elektrode-array naast het reukgebied van de hersenen. Costanzo zei dat ze de doorgesneden zenuwen konden omzeilen en de reukhersencellen konden activeren.

“De rat kon ons niet vertellen wat hij kon ruiken, maar we konden de elektrische signalen registreren die in de hersenen werden gegenereerd”, zei hij.

De onderzoekers – in samenwerking met een oud-leerling van Costanzo, Mark Richardson – Ze voeren nu menselijke studies uit om specifieke delen van de hersenen in kaart te brengen die, indien gestimuleerd, percepties van geur kunnen genereren.

Richardson, MD, directeur functionele neurochirurgie in het Massachusetts General Hospital, bestudeert epilepsiepatiënten, die elektroden in verschillende delen van de hersenen hebben geplaatst om te begrijpen welke gebieden betrokken zijn bij aanvallen.

Degenen die instemmen met deelname aan het geuronderzoek vertonen verschillende geuren. Met behulp van opnames van de elektroden brengen de onderzoekers hersengebieden in kaart die verband houden met geurperceptie om optimale locaties voor de reeks reukelektroden te bepalen.

“Ontdekken hoe geurperceptie voortkomt uit hersenactiviteit is een complex probleem om te ontcijferen, maar er kunnen meerdere manieren zijn om belangrijke aspecten van geur voor mensen met anosmie na te bootsen,” zei Richardson in een e-mail.

Ze zeiden dat de onderzoekers ook studies plannen om een ​​klinische versie van hun prototype te bouwen die zowel veilig als effectief is.

‘Er komt hoop’, zei Coelho. “Er zijn enkele belangrijke dingen die we moeten regelen, maar er is weinig reden om aan te nemen dat dit apparaat niet zou moeten werken.”

Dit is bemoedigend nieuws voor Gregory, een inwoner van New York City van in de zestig wiens achternaam niet is vrijgegeven om zijn privacy te beschermen. Hij zei dat hij zijn reukvermogen verloor na een traumatisch hersenletsel in 2005 en riep Costanzo om hulp.

Toen hij van dit apparaat hoorde, zei Gregory, huilde hij, eraan toevoegend dat Costanzo “me hoop gaf dat ik kon ruiken voordat ik stierf.”

Meld u aan voor de Well + Being-nieuwsbrief, uw bron van deskundige tips en eenvoudig advies om u te helpen elke dag goed te leven