Inovativni možganski vsadek bi lahko izboljšal Parkinsonovo zdravljenje
Nov, pameten vsadek, ki "posluša" možganske signale, bi lahko pomagal pri zdravljenju epilepsije in drugih nevroloških stanj, kot je Parkinsonova bolezen.
Zdravniki z nevrostimulacijo zdravijo različna stanja, vključno z epilepsijo, učinki kapi in celo depresijo. To zdravljenje vključuje uporabo posebnih naprav, ki pošiljajo električne impulze za nadzor aktivnosti možganov in centralnega živčnega sistema.
Zdravniki včasih to tehniko uporabljajo tudi za izboljšanje simptomov Parkinsonove bolezni, nevrološkega stanja, ki vpliva na fizično ravnovesje in sposobnost gibanja ali usklajevanja gibanja okončin.
Naprave za nevrostimulatorje, ki so trenutno na voljo za zdravljenje nevroloških stanj, ne morejo hkrati spodbuditi možganske aktivnosti in je zabeležiti.
Zdaj so strokovnjaki z Univerze v Kaliforniji (UC) v Berkeleyju razvili nov, izpopolnjen nevrostimulator, ki se zdi, da lahko to doseže. Morda lahko izboljša zdravljenje epilepsije, Parkinsonove bolezni in drugih stanj.
Raziskovalna skupina je to napravo poimenovala "WAND", kar pomeni "brezžična naprava za nevromodulacijo brez artefaktov". WAND ima dva majhna zunanja krmilnika, od katerih vsak nadzoruje 64 elektrod, ki sedijo v možganih.
Ta naprava lahko spremlja električno aktivnost v možganih in se nauči prepoznavati nenormalne signale, ki kažejo na napad ali tresenje. WAND lahko nato pomaga modulirati električne signale v možganih, da prepreči takšne dogodke in simptome.
Za razliko od podobnih obstoječih naprav, ki lahko beležijo električno aktivnost do osem točk v možganih, lahko WAND spremlja aktivnost iz 128 različnih kanalov.
Nova naprava je stroškovno in časovno učinkovita
V svojem študijskem prispevku, ki ga je revija Biomedicinsko inženirstvo Nature je raziskovalci ugotovili, da bi lahko WAND v prihodnosti lahko pomagal izboljšati življenje ljudi, ki imajo epileptične napade ali živijo z različnimi nevrološkimi stanji.
"Postopek iskanja prave terapije za bolnika je izjemno drag in lahko traja leta," pojasnjuje docent Rikky Muller, eden od raziskovalcev.
»Občutno zmanjšanje stroškov in trajanja lahko potencialno privede do bistveno boljših rezultatov in dostopnosti. Napravi želimo omogočiti, da ugotovi, kateri je najboljši način za spodbujanje danega pacienta k najboljšim rezultatom. In to lahko storite samo s poslušanjem in snemanjem nevronskih podpisov. "
Rikky Muller
Muller in ekipa sta preizkusila WAND v živalskem modelu z uporabo rezus makakov, da bi pokazala, kako se naprava lahko nauči prepoznavati možganske signale za določene gibe rok in kako lahko nato deluje na te iste signale.
V svojih nedavnih poskusih so raziskovalci naučili makake z vsadki WAND uporabljati krmilno palčko za pošiljanje kazalcev na zaslon na določena mesta.
Čez nekaj časa so se vsadljene naprave naučile zaznavati nevronske signale, ki ustrezajo gibom rok makakov. Ko so prepoznali te vzorce, so lahko oddajali električne signale, ki so upočasnili gibanje rok.
"Čeprav je zamujanje z reakcijskim časom nekaj, kar smo že dokazali, je to, kolikor vemo, prvič, da je bilo to dokazano v zaprtem sistemu, ki temelji samo na nevroloških posnetkih," pravi Muller.
"V prihodnosti želimo v našo zaprto platformo vključiti učenje za izdelavo inteligentnih naprav, ki bodo lahko ugotovile, kako najbolje ravnati z vami, in zdravnika odstranile, da bi moral nenehno posegati v ta postopek," dodaja.
Dvojna aktivnost WAND lahko poveča zdravljenje
Raziskovalci pojasnjujejo, da trenutno razpoložljive naprave nevrostimulatorja ne morejo zaznati električnih signalov v možganih, hkrati pa takšne signale tudi modulirajo.
Ugotavljajo, da je to zato, ker električni impulzi, ki jih oddaja nevrostimulator, "zakrijejo" prvotne možganske signale, zaradi česar jih skoraj ni mogoče zaznati.
„Za izvajanje terapij na osnovi zaprte zanke, ki je velik cilj za ljudi, ki zdravijo Parkinsonovo bolezen in epilepsijo ter različne nevrološke motnje, je zelo pomembno, da hkrati izvajamo nevronske posnetke in stimulacijo, kar trenutno ni nobena komercialna naprava. to počne, «pravi soavtorica študije Samantha Santacruz, prej raziskovalka na UC Berkeley, zdaj pa docentka na Univerzi v Teksasu v Austinu.
V nasprotju z drugimi nevrostimulatorji imajo naprave WAND edinstveno zasnovo z integriranimi vezji po meri, ki lahko zabeležijo subtilne električne signale, ki jih oddajajo možgani, hkrati pa pošiljajo močnejše impulze, da "popravijo" napačne signale.
Zahvaljujoč WAND-u, "[b] ker dejansko lahko stimuliramo in beležimo v isti možganski regiji, natančno vemo, kaj se dogaja, ko izvajamo terapijo," ugotavlja Muller.
