Иновативният мозъчен имплант може да подобри лечението на Паркинсон
Нов, интелигентен имплант, който „слуша“ мозъчните сигнали, може да помогне за лечение на епилепсия и други неврологични състояния, като болестта на Паркинсон.
Лекарите използват невростимулация за лечение на различни състояния, включително епилепсия, последиците от инсулт и дори депресия. Това лечение включва използването на специални устройства, които изпращат електрически импулси за контрол на дейността на мозъка и централната нервна система.
Лекарите понякога използват тази техника и за подобряване на симптомите на болестта на Паркинсон, неврологично състояние, което засяга физическия баланс и способността да се движат или координират движението на крайниците.
Устройствата на невростимулатора, които понастоящем са на разположение за лечение на неврологични състояния, не са в състояние едновременно да стимулират мозъчната дейност и да я регистрират.
Сега специалисти от Калифорнийския университет (UC), Бъркли, са разработили нов, усъвършенстван невростимулатор, който изглежда е в състояние да постигне това. Може да има потенциал да подобри лечението на епилепсия, Паркинсон и други състояния.
Изследователският екип е нарекъл това устройство „WAND“, което означава „безжично устройство за невромодулация без артефакти“. WAND има два малки външни контролера, всеки от които наблюдава 64 електрода, които седят в мозъка.
Това устройство може да наблюдава електрическата активност в мозъка и да се научи да идентифицира ненормални сигнали, които показват наличието на припадък или треперене. Тогава WAND може да помогне да модулира електрическите сигнали в мозъка, за да предотврати подобни събития и симптоми.
За разлика от подобни съществуващи устройства, които могат да записват електрическа активност от до осем точки в мозъка, WAND може да проследява активността от 128 различни канала.
Новото устройство е икономично и времеви
В своя учебен труд, който списанието Природа Биомедицинско инженерство публикува, изследователите отбелязват, че в бъдеще WAND може потенциално да помогне за подобряване на живота на хора, които имат припадъци или живеят с различни неврологични заболявания.
„Процесът на намиране на подходящата терапия за пациент е изключително скъп и може да отнеме години“, обяснява асистент Рики Мюлер, един от изследователите.
„Значително намаляване както на разходите, така и на продължителността може потенциално да доведе до значително подобрени резултати и достъпност. Искаме да дадем възможност на устройството да разбере кой е най-добрият начин за стимулиране за даден пациент да даде най-добри резултати. И можете да го направите само като слушате и записвате невронните подписи. "
Рики Мюлер
Мюлер и екип са тествали WAND в животински модел, използвайки резус макаки, за да покажат как устройството може да се научи да разпознава мозъчните сигнали за специфични движения на ръцете и как след това може да действа върху същите тези сигнали.
В последните си експерименти учените преподават макаци с импланти WAND да използват джойстик за изпращане на екранни курсори до определени места.
След известно време имплантираните устройства се научиха да откриват невронните сигнали, съответстващи на движенията на ръката на макаците. След като идентифицираха тези модели, те успяха да изпратят електрически сигнали, които забавиха движенията на ръката.
„Въпреки че забавянето на времето за реакция е нещо, което е демонстрирано и преди, това, доколкото ни е известно, е първият път, когато то е демонстрирано в система със затворен цикъл, базирана само на неврологичен запис“, казва Мюлер.
„В бъдеще се стремим да включим обучението в нашата платформа със затворен цикъл, за да изградим интелигентни устройства, които могат да разберат как най-добре да се лекуват с вас и да премахнат лекаря да се налага непрекъснато да се намесва в този процес“, добавя тя.
Двойната активност на WAND може да стимулира лечението
Изследователите обясняват, че наличните понастоящем невростимулаторни устройства не са в състояние да открият сигнални електрически сигнали в мозъка, като същевременно модулират такива сигнали.
Това, отбелязват те, е така, защото електрическите импулси, които невростимулаторът излъчва, „скриват“ оригиналните мозъчни сигнали, като по този начин ги правят практически неоткриваеми.
„За да се осигурят терапии, базирани на стимулация със затворен цикъл, което е голяма цел за хората, лекуващи Паркинсон и епилепсия и различни неврологични разстройства, е много важно и двете да извършват невронни записи и стимулация едновременно, което понастоящем няма нито едно търговско устройство го прави “, казва съавторът на изследването Саманта Сантакруз, по-рано изследовател в UC Berkeley, а сега асистент в Тексаския университет в Остин.
За разлика от други невростимулатори, WAND устройствата имат уникален дизайн с персонализирани интегрални схеми, които са в състояние да записват фините електрически сигнали, които мозъкът излъчва, като същевременно изпращат по-силни импулси за „коригиране“ на дефектни сигнали.
Благодарение на WAND, „[b] тъй като всъщност можем да стимулираме и записваме в един и същ мозъчен регион, ние знаем точно какво се случва, когато осигуряваме терапия“, отбелязва Мюлер.
