Implantul cerebral inovator ar putea îmbunătăți tratamentul Parkinson
Un nou implant inteligent care „ascultă” semnalele cerebrale ar putea ajuta la tratarea epilepsiei și a altor afecțiuni neurologice, cum ar fi boala Parkinson.
Medicii folosesc neurostimularea pentru a trata diverse afecțiuni, inclusiv epilepsia, efectele accidentului vascular cerebral și chiar depresia. Acest tratament implică utilizarea unor dispozitive speciale care trimit impulsuri electrice pentru a controla activitatea creierului și a sistemului nervos central.
Medicii folosesc uneori și această tehnică pentru a îmbunătăți simptomele bolii Parkinson, o afecțiune neurologică care afectează echilibrul fizic și capacitatea de a mișca sau coordona mișcarea membrelor.
Cu toate acestea, dispozitivele neurostimulatoare care sunt disponibile în prezent pentru tratamentul afecțiunilor neurologice nu sunt capabile să stimuleze activitatea creierului și să o înregistreze în același timp.
Acum, specialiștii de la Universitatea din California (UC), Berkeley au dezvoltat un nou neurostimulator sofisticat care pare capabil să realizeze acest lucru. Poate avea potențialul de a îmbunătăți tratamentul epilepsiei, Parkinson și a altor afecțiuni.
Echipa de cercetare a numit acest dispozitiv „WAND”, care înseamnă „dispozitiv de neuromodulare fără artefacte fără fir”. WAND are două mici controlere externe, fiecare dintre acestea monitorizând 64 de electrozi care stau în creier.
Acest dispozitiv poate monitoriza activitatea electrică din creier și poate învăța să identifice semnale anormale care indică prezența unei convulsii sau tremurături. WAND poate ajuta la modularea semnalelor electrice din creier pentru a preveni astfel de evenimente și simptome.
Spre deosebire de dispozitivele similare existente, care pot înregistra doar activitatea electrică de la până la opt puncte din creier, WAND poate urmări activitatea de pe 128 de canale diferite.
Noul dispozitiv este eficient din punct de vedere al costurilor și al timpului
În lucrarea lor de studiu, pe care revista Ingineria biomedicală a naturii a publicat, cercetătorii notează că, în viitor, WAND ar putea ajuta la îmbunătățirea vieții persoanelor care au convulsii sau care trăiesc cu diferite afecțiuni neurologice.
„Procesul de găsire a terapiei potrivite pentru un pacient este extrem de costisitor și poate dura ani de zile”, explică profesorul asistent Rikky Muller, unul dintre cercetători.
„Reducerea semnificativă atât a costurilor, cât și a duratei poate duce la îmbunătățirea rezultatelor și la accesibilitate. Vrem să permitem dispozitivului să afle care este cel mai bun mod de a stimula pentru un anumit pacient să dea cele mai bune rezultate. Și puteți face acest lucru doar ascultând și înregistrând semnăturile neuronale. ”
Rikky Muller
Muller și echipa au testat WAND într-un model animal, folosind macacuri rhesus pentru a arăta cum dispozitivul poate învăța să recunoască semnalele creierului pentru mișcări specifice ale brațelor și cum poate acționa apoi asupra acelor aceleași semnale.
În experimentele lor recente, cercetătorii au învățat macacii cu implanturi WAND să folosească un joystick pentru a trimite cursorii de pe ecran în locații desemnate.
După un timp, dispozitivele implantate au învățat să detecteze semnalele neuronale care corespundeau mișcărilor mâinii macacilor. Odată ce au identificat aceste tipare, au reușit să trimită semnale electrice care întârziau mișcările mâinilor.
„În timp ce întârzierea timpului de reacție este ceva care a fost demonstrat anterior, aceasta este, din cunoștințele noastre, prima dată când a fost demonstrată într-un sistem cu buclă închisă bazată doar pe o înregistrare neurologică”, spune Muller.
„În viitor, ne propunem să încorporăm învățarea în platforma noastră cu buclă închisă pentru a construi dispozitive inteligente care să poată afla cum să vă trateze cel mai bine și să îndepărteze medicul de la intervenția constantă în acest proces”, adaugă ea.
Activitatea dublă WAND poate spori tratamentul
Cercetătorii explică faptul că dispozitivele neurostimulatoare disponibile în prezent nu sunt capabile să detecteze semnale electrice de semnătură în creier, modulând în același timp și astfel de semnale.
Acest lucru, observă ei, se datorează faptului că impulsurile electrice pe care neurostimulatorul le emite „ascund” semnalele originale ale creierului, făcându-le astfel practic nedetectabile.
„Pentru a oferi terapii bazate pe stimulare în buclă închisă, care este un obiectiv important pentru persoanele care tratează Parkinson și epilepsia și o varietate de tulburări neurologice, este foarte important să efectuați simultan înregistrări neuronale și stimulare simultană, care în prezent nu are un singur dispozitiv comercial da ”, spune co-autorul studiului Samantha Santacruz, anterior cercetător la UC Berkeley și acum profesor asistent la Universitatea Texas din Austin.
Spre deosebire de alți neurostimulatori, dispozitivele WAND au un design unic cu circuite integrate personalizate, care sunt capabile să înregistreze semnale electrice subtile pe care creierul le emite, în timp ce trimit impulsuri mai puternice pentru a „corecta” semnalele defecte.
Mulțumită WAND, „[b] pentru că putem stimula și înregistra în aceeași regiune a creierului, știm exact ce se întâmplă atunci când oferim o terapie”, notează Muller.
