Inovatīvs smadzeņu implants varētu uzlabot Parkinsona ārstēšanu
Jauns, gudrs implants, kas “klausās” smadzeņu signālus, varētu palīdzēt ārstēt epilepsiju un citus neiroloģiskus apstākļus, piemēram, Parkinsona slimību.
Ārsti izmanto neirostimulāciju dažādu slimību ārstēšanai, ieskaitot epilepsiju, insulta sekas un pat depresiju. Šī ārstēšana ietver īpašu ierīču izmantošanu, kas sūta elektriskos impulsus, lai kontrolētu smadzeņu un centrālās nervu sistēmas darbību.
Ārsti dažreiz arī izmanto šo paņēmienu, lai uzlabotu Parkinsona slimības simptomus - neiroloģisku stāvokli, kas ietekmē fizisko līdzsvaru un spēju pārvietoties vai koordinēt ekstremitāšu kustību.
Tomēr neirostimulatora ierīces, kas pašlaik ir pieejamas neiroloģisko stāvokļu ārstēšanai, nespēj vienlaikus stimulēt smadzeņu darbību un to reģistrēt.
Tagad speciālisti no Kalifornijas Universitātes (UC) Bērklija ir izstrādājuši jaunu, izsmalcinātu neirostimulatoru, kas, šķiet, spēj to sasniegt. Tas var uzlabot epilepsijas, Parkinsona un citu slimību ārstēšanu.
Pētnieku grupa šo ierīci ir nosaukusi par “WAND”, kas nozīmē “bezvadu artefaktu nesaturoša neiromodulācijas ierīce”. WAND ir divi niecīgi ārējie kontrolieri, no kuriem katrs uzrauga 64 elektrodus, kas sēž smadzenēs.
Šī ierīce var kontrolēt elektrisko aktivitāti smadzenēs un iemācīties identificēt patoloģiskus signālus, kas norāda uz krampju vai trīces klātbūtni. Tad WAND var palīdzēt modulēt elektriskos signālus smadzenēs, lai novērstu šādus notikumus un simptomus.
Atšķirībā no līdzīgām esošajām ierīcēm, kuras var reģistrēt elektrisko aktivitāti tikai no astoņiem punktiem smadzenēs, WAND var izsekot darbību no 128 dažādiem kanāliem.
Jauna ierīce ir izmaksu un laika ziņā efektīva
Savā pētījumā, kuru žurnāls Dabas biomedicīnas inženierija publicēja, pētnieki atzīmē, ka nākotnē WAND potenciāli varētu palīdzēt uzlabot to cilvēku dzīvi, kuriem ir krampji vai kuri dzīvo ar dažādiem neiroloģiskiem apstākļiem.
"Pareizas terapijas atrašana pacientam ir ārkārtīgi dārga un var ilgt gadus," skaidro docents Rikijs Mullers, viens no pētniekiem.
“Ievērojams izmaksu un ilguma samazinājums var ievērojami uzlabot rezultātus un pieejamību. Mēs vēlamies ļaut ierīcei noskaidrot, kā vislabāk stimulēt konkrēto pacientu, lai tas sniegtu vislabākos rezultātus. Un to var izdarīt tikai klausoties un ierakstot neironu parakstus. ”
Rikija Mullere
Mullers un komanda ir pārbaudījuši WAND dzīvnieku modelī, izmantojot rēzus makakas, lai parādītu, kā ierīce var iemācīties atpazīt smadzeņu signālus noteiktām roku kustībām un kā tā pēc tam var rīkoties pēc šiem pašiem signāliem.
Nesenajos eksperimentos pētnieki mācīja makakām ar WAND implantiem izmantot kursorsviru, lai ekrāna kursorus nosūtītu uz norādītajām vietām.
Pēc kāda laika implantētās ierīces iemācījās noteikt neironu signālus, kas atbilda makaku roku kustībām. Kad viņi bija identificējuši šos modeļus, viņi varēja izsūtīt elektriskos signālus, kas aizkavēja roku kustības.
"Kaut arī reakcijas laika aizkavēšana ir kaut kas, kas ir pierādīts iepriekš, mums ir zināms, ka tas ir pirmais gadījums, kad tas tiek parādīts slēgtā cikla sistēmā, pamatojoties tikai uz neiroloģisku ierakstu," saka Mullers.
"Nākotnē mūsu mērķis ir iekļaut mācīšanos mūsu slēgta cikla platformā, lai izveidotu inteliģentas ierīces, kas var saprast, kā vislabāk izturēties pret jums un novērst ārsta nepieciešamību pastāvīgi iejaukties šajā procesā," viņa piebilst.
WAND dubultā aktivitāte var uzlabot ārstēšanu
Pētnieki paskaidro, ka pašlaik pieejamās neirostimulatora ierīces nespēj noteikt parakstu elektriskos signālus smadzenēs, vienlaikus arī modulējot šādus signālus.
Viņi atzīmē, ka tas ir tāpēc, ka elektriskie impulsi, ko izstaro neirostimulators, “aizsedz” sākotnējos smadzeņu signālus, tādējādi padarot tos praktiski nenosakāmus.
“Lai nodrošinātu uz slēgtu ciklu balstītas stimulācijas terapiju, kas ir liels mērķis cilvēkiem, kuri ārstē Parkinsona slimību un epilepsiju, kā arī dažādus neiroloģiskus traucējumus, ir ļoti svarīgi vienlaikus veikt neironu ierakstus, gan stimulāciju, kas pašlaik nav viena komerciāla ierīce. dara, ”saka pētījuma līdzautore Samanta Santakruza, iepriekš pētniece UC Berkeley un tagad docente Teksasas universitātē Ostinā.
Atšķirībā no citiem neirostimulatoriem, WAND ierīcēm ir unikāls dizains ar pielāgotām integrētām shēmām, kas spēj ierakstīt smalkos elektriskos signālus, ko izstaro smadzenes, vienlaikus izsūtot arī spēcīgākus impulsus kļūdainu signālu “labošanai”.
Pateicoties WAND, “[b] jo mēs faktiski varam stimulēt un ierakstīt tajā pašā smadzeņu reģionā, mēs precīzi zinām, kas notiek, sniedzot terapiju,” atzīmē Mullers.
