Інноваційний імплантат мозку може покращити лікування Паркінсона
Новий, розумний імплантат, який «прислухається» до мозкових сигналів, може допомогти лікувати епілепсію та інші неврологічні захворювання, такі як хвороба Паркінсона.
Лікарі використовують нейростимуляцію для лікування різних станів, включаючи епілепсію, наслідки інсульту і навіть депресію. Це лікування передбачає використання спеціальних пристроїв, які направляють електричні імпульси для контролю активності мозку та центральної нервової системи.
Лікарі іноді також використовують цю техніку для поліпшення симптомів хвороби Паркінсона, неврологічного стану, що впливає на фізичну рівновагу та здатність рухатись або координувати рух кінцівок.
Однак нейростимулятори, які в даний час доступні для лікування неврологічних станів, не можуть одночасно стимулювати мозкову діяльність і реєструвати її одночасно.
Зараз спеціалісти Каліфорнійського університету (Берклі) розробили новий, досконалий нейростимулятор, який, здається, здатний досягти цього. Це може покращити лікування епілепсії, Паркінсона та інших станів.
Дослідницька група назвала цей пристрій «WAND», що означає «бездротовий пристрій для нейромодуляції без артефактів». WAND має два крихітні зовнішні контролери, кожен з яких контролює 64 електроди, які сидять у мозку.
Цей пристрій може контролювати електричну активність мозку і навчитися визначати ненормальні сигнали, що вказують на наявність судомного нападу або тремтіння. Тоді WAND може допомогти модулювати електричні сигнали в мозку, щоб запобігти таким подіям та симптомам.
На відміну від подібних існуючих пристроїв, які можуть реєструвати електричну активність лише до восьми точок мозку, WAND може відстежувати активність із 128 різних каналів.
Новий пристрій є економічним та економічним у часі
У своїй навчальній роботі, про яку пише журнал Природа Біомедична інженерія опублікував, дослідники відзначають, що в майбутньому WAND може потенційно допомогти поліпшити життя людей, які страждають судомами або живуть з різними неврологічними захворюваннями.
"Процес пошуку правильної терапії для пацієнта надзвичайно дорогий і може зайняти роки", - пояснює доцент Ріккі Мюллер, один із дослідників.
«Значне зменшення як вартості, так і тривалості може потенційно призвести до значно покращених результатів та доступності. Ми хочемо дати можливість пристрою з’ясувати, який найкращий спосіб стимулювати певного пацієнта до найкращих результатів. І це можна зробити лише прослуховуючи та записуючи нейронні підписи ».
Ріккі Мюллер
Мюллер і команда протестували WAND на тваринній моделі, використовуючи резус-макаки, щоб продемонструвати, як пристрій може навчитися розпізнавати сигнали мозку для конкретних рухів рук і як потім може діяти на ці самі сигнали.
У своїх нещодавніх експериментах дослідники навчали макак із імплантатами WAND використовувати джойстик для надсилання екранних курсорів у визначені місця.
Через деякий час імплантовані пристрої навчились виявляти нейронні сигнали, що відповідали рухам рук макак. Після того, як вони визначили ці закономірності, вони змогли розіслати електричні сигнали, які затримували рухи рук.
"Хоча затримка часу реакції - це те, що було продемонстровано раніше, це, наскільки нам відомо, вперше продемонстровано в системі із замкнутим циклом, заснованій лише на неврологічному записі", - говорить Мюллер.
"У майбутньому ми прагнемо включити навчання в нашу платформу із замкнутим циклом, щоб створити інтелектуальні пристрої, які зможуть зрозуміти, як найкраще з вами поводитися, і усунути лікаря від необхідності постійно втручатися в цей процес", - додає вона.
Подвійна активність WAND може посилити лікування
Дослідники пояснюють, що доступні в даний час пристрої нейростимулятора не можуть виявити сигнатурні електричні сигнали в мозку, а також модулюють такі сигнали.
Вони зазначають, що це тому, що електричні імпульси, які нейростимулятор випромінює, "затуляють" вихідні мозкові сигнали, роблячи таким чином їх практично неможливо виявити.
«Для того, щоб проводити терапію на основі стимуляції із замкнутим циклом, що є важливою метою для людей, які лікують Паркінсона та епілепсію та різноманітні неврологічні розлади, дуже важливо одночасно виконувати нейрофіксацію та стимуляцію, чого в даний час немає в єдиному комерційному пристрої робить », - говорить співавтор дослідження Саманта Сантакруз, раніше дослідниця з університету Берклі, а зараз асистент Техаського університету в Остіні.
На відміну від інших нейростимуляторів, пристрої WAND мають унікальну конструкцію зі спеціальними інтегральними схемами, які здатні реєструвати тонкі електричні сигнали, які випромінює мозок, одночасно посилаючи сильніші імпульси для «корекції» несправних сигналів.
Завдяки WAND, "[b] оскільки ми можемо насправді стимулювати та реєструвати в одній області мозку, ми точно знаємо, що відбувається, коли ми надаємо терапію", - зазначає Мюллер.
