Инновационный мозговой имплант может улучшить лечение болезни Паркинсона
Новый умный имплант, который «слушает» сигналы мозга, может помочь в лечении эпилепсии и других неврологических состояний, таких как болезнь Паркинсона.
Врачи используют нейростимуляцию для лечения различных состояний, включая эпилепсию, последствия инсульта и даже депрессию. Это лечение предполагает использование специальных устройств, которые посылают электрические импульсы для управления деятельностью мозга и центральной нервной системы.
Иногда врачи также используют эту технику для улучшения симптомов болезни Паркинсона, неврологического состояния, которое влияет на физическое равновесие и способность двигаться или координировать движения конечностей.
Однако устройства нейростимулятора, которые в настоящее время доступны для лечения неврологических состояний, не могут одновременно стимулировать активность мозга и записывать ее.
Теперь специалисты из Калифорнийского университета (UC) в Беркли разработали новый сложный нейростимулятор, который, кажется, может достичь этого. Он может улучшить лечение эпилепсии, болезни Паркинсона и других состояний.
Исследовательская группа назвала это устройство «WAND», что означает «беспроводное устройство нейромодуляции без артефактов». WAND имеет два крошечных внешних контроллера, каждый из которых контролирует 64 электрода, которые находятся в мозгу.
Это устройство может контролировать электрическую активность мозга и научиться определять аномальные сигналы, указывающие на наличие припадка или тремора. Затем WAND может помочь модулировать электрические сигналы в мозгу, чтобы предотвратить такие события и симптомы.
В отличие от существующих аналогичных устройств, которые могут регистрировать электрическую активность не более восьми точек в мозгу, WAND может отслеживать активность по 128 различным каналам.
Новое устройство экономично с точки зрения затрат и времени
В своей исследовательской работе, которую журнал Природа Биомедицинская инженерия опубликовано, исследователи отмечают, что в будущем WAND потенциально может помочь улучшить жизнь людей, страдающих судорогами или живущих с различными неврологическими заболеваниями.
«Процесс выбора подходящей терапии для пациента является чрезвычайно дорогостоящим и может занять годы», - объясняет доцент Рикки Мюллер, один из исследователей.
«Значительное сокращение как стоимости, так и продолжительности потенциально может привести к значительному улучшению результатов и доступности. Мы хотим дать устройству возможность определить, какой способ стимуляции лучше всего подходит для данного пациента, чтобы получить наилучшие результаты. И вы можете сделать это, только прослушивая и записывая нейронные сигнатуры ».
Рикки Мюллер
Мюллер и его команда протестировали WAND на модели животных, используя макак-резус, чтобы показать, как устройство может научиться распознавать сигналы мозга для определенных движений руки и как оно может затем действовать на эти же сигналы.
В своих недавних экспериментах исследователи научили макак с имплантатами WAND использовать джойстик для отправки экранных курсоров в указанные места.
Через некоторое время имплантированные устройства научились обнаруживать нейронные сигналы, соответствующие движениям рук макак. Как только они идентифицировали эти паттерны, они смогли посылать электрические сигналы, которые задерживали движения рук.
«Хотя отсрочка реакции - это то, что было продемонстрировано ранее, это, насколько нам известно, впервые было продемонстрировано в системе с обратной связью, основанной только на неврологической записи», - говорит Мюллер.
«В будущем мы стремимся включить обучение в нашу платформу с обратной связью, чтобы создать интеллектуальные устройства, которые могут выяснить, как лучше всего лечить вас, и избавят врача от необходимости постоянно вмешиваться в этот процесс», - добавляет она.
Двойная активность WAND может ускорить лечение
Исследователи объясняют, что доступные в настоящее время нейростимуляторы не могут обнаруживать сигнатуры электрических сигналов в мозгу, а также модулировать такие сигналы.
Они отмечают, что это связано с тем, что электрические импульсы, которые излучает нейростимулятор, «затемняют» исходные сигналы мозга, делая их практически необнаруживаемыми.
«Чтобы обеспечить терапию на основе стимуляции с замкнутым циклом, что является большой целью для людей, которые лечат болезнь Паркинсона и эпилепсию, а также различные неврологические расстройства, очень важно одновременно выполнять нейронные записи и стимуляцию, чего в настоящее время нет ни в одном коммерческом устройстве. делает », - говорит соавтор исследования Саманта Сантакруз, ранее работавшая исследователем в Калифорнийском университете в Беркли, а ныне доцент Техасского университета в Остине.
В отличие от других нейростимуляторов, устройства WAND имеют уникальный дизайн с настраиваемыми интегральными схемами, которые способны записывать тонкие электрические сигналы, которые излучает мозг, а также посылать более сильные импульсы для «исправления» ошибочных сигналов.
Благодаря WAND, «[b] поскольку мы действительно можем стимулировать и записывать в одной и той же области мозга, мы точно знаем, что происходит, когда проводим терапию», - отмечает Мюллер.
