Vetenskap & Hälsa

Att avläsa elektroder i hjärnan

2012-12-04
Neuronano Research Center
Neuronano Research Center. Foto: Ragnhild Ahlgren

Neuronano Research Center forskar om elektroder som kan sättas in i hjärnan för att studera inlärning, smärta och andra mekanismer. Nu har Palmi Thor Thorbergsson, den första av doktoranderna vid detta tvärvetenskapliga nätverk, disputerat!

Att som tillhörig Elektro- och informationsteknik på LTH doktorera hos NeuroNano Research Center var inte helt lätt i början. Men teknologen Palmi Thor Thorbergsson lärde sig att tala även medicinarnas språk, och har nu blivit klar med sin avhandling.

Han är därmed den första av doktoranderna vid detta tvärvetenskapliga nätverk som nått fram till sin disputation.

Palmi Thor Thorbergsson
Palmi Thor Thorbergsson

Neuronano Research Center forskar om elektroder som kan sättas in i hjärnan för att studera inlärning, smärta och andra mekanismer, och på sikt även behandla tillstånd som kronisk smärta, depression och Parkinsons sjukdom. Gruppen omfattar forskare från fyra fakulteter och en lång rad ämnen.

– De flesta doktorander sitter på NRC, men jag har haft kvar mitt arbetsrum på LTH. Det har gett mig en dubbel identitet som oftast varit väldigt givande, säger Palmi Thor Thorbergsson.

Palmi Thor Thorbergsson tyckte det var rätt svårt i början på NRC, där de flesta är medicinare och svängde sig med termer och begrepp som var främmande för honom. Men så småningom lärde han sig begripa mer och mer – så att han till slut också kunde skilja på vad han måste förstå, och vad som faktiskt inte var nödvändigt för honom att förstå i detalj.

Studerar nervcellernas kommunikation

Neuronano-forskarna studerar den elektriska aktivitet som uppstår i hjärnan när enskilda nervceller eller hela nätverk av nervceller aktiveras. Aktiviteten leder till signaler vars upplösning skiljer sig i både tid och rum, vilket kan mätas och analyseras.

För att göra sådana studier använder man ofta elektroder som implanteras i hjärnan och för ut dess signaler genom en tråd som kopplas till en mätutrustning invid försöksdjuret eller försökspersonen. Men att vara bunden på det sättet begränsar rörelsefriheten och inskränker möjligheterna att göra både kliniska försök på patienter och studier av det normala beteendet hos försöksdjur. Dessutom finns alltid en risk för infektioner på det ställe där tråden går genom huden.

Skapa trådlösa system

Målet är därför att ersätta de trådbundna mätsystemen med system där signalerna sänds ut från elektroden inuti hjärnan via en trådlös länk. Detta är en stor teknisk utmaning. Å ena sidan måste det trådlösa gränssnittet kunna förmedla enorma mängder information, å andra sidan måste det använda så lite energi att man inte ska behöva öppna hjärnan för att byta ut elektrodens batterier.

Lösningen är att sålla bort all information som inte är helt nödvändig och komprimera resten på ett sätt som inte förvanskar innehållet. Det är detta – framför allt modellering och tester av sådana system – som Palmi Thor Thorbergsson arbetat med.

– Vi har försökt hitta gränsen för hur mycket av nervcellernas signaler som kan tas bort utan att kvaliteten påverkas. Målet är att med minsta möjliga energiåtgång kunna mäta aktivitetsmönstren hos både enstaka celler och nätverk mellan celler, förklarar han.

Efter sin disputation har Palmi Thor Thorbergsson lämnat LTH och sitter nu på heltid på NRC. Han hoppas kunna bli kvar i denna tvärvetenskapliga forskningsmiljö ett bra tag, för att kunna utnyttja sin mödosamt tillägnade förmåga att tala både elektroteknikers och neurovetares språk.

Text: INGELA BJÖRCK

Nyhet från medicinska fakulteten, Lunds universitet, 29 november 2012