Innowacyjny implant mózgowy może usprawnić leczenie choroby Parkinsona
Nowy, inteligentny implant, który „słucha” sygnałów mózgowych, może pomóc w leczeniu padaczki i innych schorzeń neurologicznych, takich jak choroba Parkinsona.
Lekarze stosują neurostymulację w leczeniu różnych schorzeń, w tym padaczki, skutków udaru, a nawet depresji. Zabieg ten polega na użyciu specjalnych urządzeń, które wysyłają impulsy elektryczne kontrolujące aktywność mózgu i ośrodkowego układu nerwowego.
Lekarze czasami stosują tę technikę również w celu złagodzenia objawów choroby Parkinsona, stanu neurologicznego, który wpływa na równowagę fizyczną i zdolność do poruszania lub koordynowania ruchu kończyn.
Jednak urządzenia neurostymulujące, które są obecnie dostępne do leczenia schorzeń neurologicznych, nie są w stanie jednocześnie stymulować aktywności mózgu i rejestrować ją w tym samym czasie.
Teraz specjaliści z University of California (UC) w Berkeley opracowali nowy, wyrafinowany neurostymulator, który wydaje się być w stanie to osiągnąć. Może potencjalnie usprawnić leczenie padaczki, choroby Parkinsona i innych schorzeń.
Zespół badawczy nazwał to urządzenie „WAND”, co oznacza „bezprzewodowe urządzenie neuromodulacyjne wolne od artefaktów”. WAND ma dwa małe zewnętrzne kontrolery, z których każdy monitoruje 64 elektrody umieszczone w mózgu.
To urządzenie może monitorować aktywność elektryczną w mózgu i nauczyć się rozpoznawać nieprawidłowe sygnały wskazujące na napad lub drżenie. WAND może następnie pomóc modulować sygnały elektryczne w mózgu, aby zapobiec takim zdarzeniom i objawom.
W przeciwieństwie do podobnych istniejących urządzeń, które mogą rejestrować aktywność elektryczną tylko z ośmiu punktów w mózgu, WAND może śledzić aktywność ze 128 różnych kanałów.
Nowe urządzenie jest oszczędne pod względem kosztów i czasu
W swoim artykule badawczym, który opublikowali w czasopiśmie Inżynieria biomedyczna przyrody opublikował, naukowcy zauważają, że w przyszłości WAND może potencjalnie pomóc poprawić życie ludzi, którzy mają napady padaczkowe lub żyją z różnymi schorzeniami neurologicznymi.
„Proces znajdowania odpowiedniej terapii dla pacjenta jest niezwykle kosztowny i może trwać latami” - wyjaśnia adiunkt Rikky Muller, jeden z badaczy.
„Znaczne zmniejszenie zarówno kosztów, jak i czasu trwania może potencjalnie prowadzić do znacznie lepszych wyników i dostępności. Chcemy, aby urządzenie zorientowało się, jaki jest najlepszy sposób stymulacji dla danego pacjenta, aby dawał jak najlepsze efekty. Możesz to zrobić tylko słuchając i nagrywając sygnatury neuronowe ”.
Rikky Muller
Muller i zespół przetestowali WAND na modelu zwierzęcym, używając makaków rezusów, aby pokazać, w jaki sposób urządzenie może nauczyć się rozpoznawać sygnały mózgowe dla określonych ruchów ramion i jak może następnie działać na te same sygnały.
W swoich ostatnich eksperymentach naukowcy nauczyli makaki z implantami WAND, jak używać joysticka do wysyłania kursorów ekranowych w wyznaczone miejsca.
Po pewnym czasie wszczepione urządzenia nauczyły się wykrywać sygnały nerwowe odpowiadające ruchom dłoni makaków. Po zidentyfikowaniu tych wzorców byli w stanie wysyłać sygnały elektryczne, które opóźniały ruchy dłoni.
„Chociaż opóźnianie czasu reakcji jest czymś, co zostało już wcześniej zademonstrowane, jest to, według naszej wiedzy, pierwszy raz, kiedy zostało to zademonstrowane w systemie zamkniętej pętli, opartym wyłącznie na zapisie neurologicznym” - mówi Muller.
„W przyszłości zamierzamy włączyć naukę do naszej platformy zamkniętej pętli, aby zbudować inteligentne urządzenia, które mogą dowiedzieć się, jak najlepiej Cię leczyć, i wyeliminować konieczność ciągłej interwencji lekarza w ten proces” - dodaje.
Podwójna aktywność WAND może przyspieszyć leczenie
Naukowcy wyjaśniają, że obecnie dostępne urządzenia neurostymulujące nie są w stanie wykryć charakterystycznych sygnałów elektrycznych w mózgu, jednocześnie modulując takie sygnały.
Jak zauważają, dzieje się tak dlatego, że impulsy elektryczne, które emituje neurostymulator, „zaciemniają” oryginalne sygnały mózgowe, czyniąc je w ten sposób praktycznie niewykrywalnymi.
„Aby zapewnić terapie oparte na stymulacji w zamkniętej pętli, co jest dużym celem dla osób leczących chorobę Parkinsona i epilepsję oraz różne schorzenia neurologiczne, bardzo ważne jest jednoczesne wykonywanie zapisów neuronowych i stymulacji, czego obecnie nie ma w żadnym komercyjnym urządzeniu. tak ”- mówi współautorka badania Samantha Santacruz, wcześniej badaczka na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, a obecnie adiunkt na Uniwersytecie Teksańskim w Austin.
W przeciwieństwie do innych neurostymulatorów, urządzenia WAND mają unikalną konstrukcję z niestandardowymi układami scalonymi, które są w stanie rejestrować subtelne sygnały elektryczne wysyłane przez mózg, jednocześnie wysyłając silniejsze impulsy w celu „skorygowania” błędnych sygnałów.
Dzięki WAND „[b] ponieważ możemy faktycznie stymulować i rejestrować w tym samym regionie mózgu, dokładnie wiemy, co się dzieje, gdy prowadzimy terapię” - zauważa Muller.
