Inovativni implantat mozga mogao bi poboljšati Parkinsonovo liječenje
Novi, pametni implantat koji "osluškuje" moždane signale mogao bi pomoći u liječenju epilepsije i drugih neuroloških stanja, poput Parkinsonove bolesti.
Liječnici koriste neurostimulaciju za liječenje različitih stanja, uključujući epilepsiju, posljedice moždanog udara, pa čak i depresije. Ovaj tretman uključuje upotrebu posebnih uređaja koji šalju električne impulse za kontrolu aktivnosti mozga i središnjeg živčanog sustava.
Liječnici se također koriste ovom tehnikom za poboljšanje simptoma Parkinsonove bolesti, neurološkog stanja koje utječe na fizičku ravnotežu i sposobnost kretanja ili koordinacije kretanja udova.
Međutim, uređaji za neurostimulator koji su trenutno dostupni za liječenje neuroloških stanja nisu u mogućnosti istovremeno stimulirati moždanu aktivnost i bilježiti je.
Sada su stručnjaci s Kalifornijskog sveučilišta (UC) Berkeley razvili novi, sofisticirani neurostimulator koji izgleda kao da to može postići. Može imati potencijal za poboljšanje liječenja epilepsije, Parkinsonove bolesti i drugih stanja.
Istraživački tim nazvao je ovaj uređaj "WAND", što znači "bežični neuromodulacijski uređaj bez artefakata". WAND ima dva malena vanjska kontrolera, od kojih svaki nadgleda 64 elektrode koje sjede u mozgu.
Ovaj uređaj može nadzirati električnu aktivnost u mozgu i naučiti prepoznavati abnormalne signale koji ukazuju na prisutnost napadaja ili podrhtavanja. WAND tada može pomoći u modulaciji električnih signala u mozgu kako bi se spriječili takvi događaji i simptomi.
Za razliku od sličnih postojećih uređaja, koji mogu bilježiti električnu aktivnost samo do osam točaka u mozgu, WAND može pratiti aktivnost iz 128 različitih kanala.
Novi je uređaj troškovno i vremenski učinkovit
U svom studijskom radu, koji časopis Biomedicinsko inženjerstvo prirode je objavio, istraživači primjećuju da bi u budućnosti WAND mogao potencijalno pomoći u poboljšanju života ljudi koji imaju napadaje ili žive s različitim neurološkim stanjima.
"Proces pronalaska prave terapije za pacijenta izuzetno je skup i može potrajati godinama", objašnjava docent Rikky Muller, jedan od istraživača.
„Značajno smanjenje i troškova i trajanja potencijalno može dovesti do znatno poboljšanih ishoda i pristupačnosti. Želimo omogućiti uređaju da shvati koji je najbolji način stimuliranja za određenog pacijenta da daje najbolje ishode. A to možete učiniti samo slušanjem i bilježenjem neuronskih potpisa. "
Rikky Muller
Muller i tim testirali su WAND na životinjskom modelu, koristeći rezus makake kako bi pokazali kako uređaj može naučiti prepoznavati moždane signale za određene pokrete ruku i kako onda može djelovati na te iste signale.
U svojim nedavnim eksperimentima, istraživači su podučavali makake s implantatima WAND da koriste navigacijsku tipku za slanje pokazivača na zaslon na određena mjesta.
Nakon nekog vremena, ugrađeni uređaji naučili su otkrivati neuronske signale koji su odgovarali pokretima ruku makaka. Nakon što su identificirali ove obrasce, mogli su poslati električne signale koji su usporili pokrete ruku.
"Iako je odgađanje vremena reakcije nešto što se već pokazalo, ovo je, prema našim saznanjima, prvi put da se pokazalo u sustavu zatvorene petlje koji se temelji samo na neurološkim zapisima", kaže Muller.
"U budućnosti nam je cilj integrirati učenje u našu platformu zatvorene petlje za izgradnju inteligentnih uređaja koji mogu otkriti kako se najbolje liječiti i ukloniti liječnika da mora stalno intervenirati u ovom procesu", dodaje ona.
Dvostruka aktivnost WAND-a može potaknuti liječenje
Istraživači objašnjavaju da trenutno dostupni uređaji za neurostimulator nisu u stanju detektirati električne signale s potpisom u mozgu, a istovremeno moduliraju takve signale.
To je, napominju, jer električni impulsi koje neurostimulator emitira "zaklanjaju" izvorne moždane signale, čineći ih tako gotovo neotkrivnima.
„Da bi se pružile terapije temeljene na zatvorenom krugu, što je veliki cilj za ljude koji liječe Parkinsonovu bolest i epilepsiju te razne neurološke poremećaje, vrlo je važno istodobno izvoditi neuronske snimke i stimulaciju, što trenutno nema niti jedan komercijalni uređaj. radi ”, kaže koautorica studije Samantha Santacruz, prethodno istraživačica na UC Berkeley, a sada docentica na Sveučilištu Texas u Austinu.
Za razliku od ostalih neurostimulatora, WAND uređaji imaju jedinstveni dizajn s prilagođenim integriranim krugovima koji su sposobni zabilježiti suptilne električne signale koje mozak emitira, a istovremeno šalju jače impulse za "ispravljanje" neispravnih signala.
Zahvaljujući WAND-u, "[b] jer zapravo možemo stimulirati i snimati u istoj regiji mozga, točno znamo što se događa kada pružamo terapiju", napominje Muller.
