„Mit unserer Reihe von Geräten, die auf CVD-Graphen basieren, können wir Signale aus dem Infra-Slow-Bereich mit sehr hoher Genauigkeit aufzeichnen“, erklärt Jose Garrido vom Graphene-Flagship-Partner ICN2, Spanien. „Im Gehirn gibt es eine Korrelation zwischen niedrigeren und höheren Frequenzen der Gehirnaktivität, daher neigen die niedrigeren Frequenzen dazu, das Aussehen der höheren Frequenzen zu bestimmen. Wir haben gezeigt, dass wir durch die Messung der infralangsamen Aktivität mit Frequenzen unter einem Zehntel Hertz die ‚Gehirnzustände‘ eines Tieres entschlüsseln können.“ Garrido glaubt, dass diese Technologie zu neuen Behandlungen für Gehirnerkrankungen wie Epilepsie führen könnte, da bestimmte charakteristische Signalmuster "Gehirnzustände" aufdecken könnten, die wahrscheinlich zu Anfällen führen.

Um das Gerät zu testen, implantierten sie es in das Gehirn einer sich frei benehmenden Ratte und überwachten es kontinuierlich. Die Übertragung der Signale erfolgte drahtlos über eine miniaturisierte elektronische Kopfstufe des Industriepartners Multichannel Systems. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die bei verschiedenen Arten von Gehirnaktivität gemessenen Signaleigenschaften, beispielsweise während Phasen hoher Aktivität oder während des Schlafs – die sogenannten „Hirnzustände“ – sehr gut mit den infralangsamen Signalen korrelierten, die vom Graphen-basierten . dekodiert wurden implantieren.

Darüber hinaus testeten Kostas Kostarelos und Kollegen vom Graphene Flagship-Partner der University of Manchester, Großbritannien, die Biokompatibilität der Geräte. Sie fanden während der gesamten 12-wöchigen Testdauer keine andere Entzündung als die, die durch die Implantation des Geräts erwartet wurde, und das Gerät verschlechterte sich in diesem Zeitraum nicht.

„Es ist sehr bemerkenswert zu sehen, dass wir die Gehirnzustände der Tiere richtig identifizieren und mit der gemessenen infralangsamen Aktivität korrelieren können“, sagt Garrido. Der nächste Schritt besteht nun darin, kommerzielle Anwendungen zu erkunden. „Wir arbeiten bereits mit einigen Unternehmen zusammen, die an dieser Technologie interessiert sind, und wollen sie in ein Produkt übersetzen – und darüber hinaus in Kliniken und Krankenhäuser tragen“, schließt er.

Serge Picaud, stellvertretender Leiter des Arbeitspakets für biomedizinische Technologien des Graphene Flagship, kommentiert: „Neue Technologien sind immer ein Vektor für neue Entdeckungen. In diesem Fall haben uns Graphensensoren Zugang zu den infralangsamen Gehirnwellen ermöglicht. Die Aufnahme in Tiermodellen und Patienten wird zeigen, ob wir uns bei Patienten mit schweren Hirnerkrankungen wie Epilepsie tatsächlich auf diese neuen Messungen verlassen können, um eine präzise Diagnostik und Behandlungsmöglichkeiten zu ermöglichen.“

Andrea C. Ferrari, Wissenschafts- und Technologiebeauftragter des Graphene Flagship und Vorsitzender des Management Panels, fügt hinzu: „Das Graphene Flagship hat das Potenzial von Graphen und geschichteten Materialien für biologische Anwendungen schon früh erkannt. Diese bemerkenswerte Arbeit bringt uns Anwendungen in diesem Bereich mit einem neuartigen Werkzeug näher, das durch die einzigartigen Eigenschaften von Graphen ermöglicht wird.“

https://graphene-flagship.eu/graphene/news/graphene-sensors-read-low-frequency-neural-waves-associated-with-distinct-brain-states/