Inžinieriai sukūrė belaidžio ryšio „smegenis“. širdies stimuliatorius“, kuris gali aptikti ir užkirsti kelią pacientų, kenčiančių nuo neurologinių sutrikimų, drebuliui ar traukuliams
Pasaulio sveikatos organizacijos duomenimis (PSO) neurologiniai sutrikimai paveikia daugiau nei vieną milijardą žmonių visame pasaulyje ir kasmet sukelia daugiau nei 6 milijonus mirčių. Šie sutrikimai apima epilepsiją, Alzheimerio liga, smegenų insultas ar traumos ir Parkinsonizmas. Šių ligų poveikis pasireiškia tiek išsivysčiusiose, tiek besivystančiose šalyse, o gydymas dažnai nepasiekiamas dėl tinkamos sveikatos sistemos, apmokyto personalo ar kitų veiksnių trūkumo. Pasaulio gyventojai sensta ir, pasak PSO, per ateinančius 30–40 metų daugiau nei pusė gyventojų bus vyresni nei 65 metų amžiaus. Būtina suprasti, kad neurologiniai sutrikimai artimiausiu metu bus didžiulė našta sveikatai
Širdies stimuliatorius smegenims
Kalifornijos universiteto Berklio JAV inžinieriai sukūrė naują neurostimuliatorių, kuris vienu metu gali klausytis („įrašyti“) ir taip pat stimuliuoti („tiekti“) elektros srovę smegenų viduje. Toks prietaisas gali suteikti tobulą individualų gydymą pacientams, kenčiantiems nuo neurologinių sutrikimų, ypač Parkinsono ligos ir epilepsijos. Prietaisas sukurtas WAND (belaidžiu artefaktų neturinčiu neuromoduliacijos įrenginiu), ir jis taip pat gali būti vadinamas "smegenų stimuliatorius“ panašus į širdį širdies stimuliatorius – mažas, baterijomis maitinamas prietaisas, galintis pajusti, kada širdis plaka nereguliariai, o tada siunčia signalą širdžiai pasiekti norimą teisingą ritmą. Panašiai ir smegenys širdies stimuliatorius geba belaidžiu būdu ir autonomiškai stebėti smegenų elektrinį aktyvumą ir išmokęs atpažinti tremoro požymius ar požymius užgrobimas smegenyse prietaisas gali savarankiškai reguliuoti stimuliacijos parametrus, suteikdamas „teisingą“ elektrinę stimuliaciją, kai kažkas netvarkoje. Tai uždaro ciklo sistema, kuri gali įrašyti ir kartu stimuliuoti bei gali reguliuoti skirtingus parametrus realiuoju laiku. WAND gali įrašyti elektrinį aktyvumą smegenyse per daugiau nei 125 kanalus uždaro ciklo sistemoje. Praktiniam demonstravimui mokslininkai parodė, kad WAND sugebėjo atpažinti ir imtis atitinkamų priemonių, kad sėkmingai atitolintų itin specifinius primatų beždžionių (rezus makakų) rankų judesius.
Iššūkiai su ankstesniais įrenginiais
Vienas iš pagrindinių iššūkių ieškant tinkamo gydymo neurologinę būklę turinčiam pacientui yra ilga procedūros suradimo trukmė, o vėliau – didelės išlaidos. Bet koks toks prietaisas gali labai veiksmingai užkirsti kelią pacientų drebėjimui ar traukuliams. Tačiau elektriniai parašai, atsirandantys prieš tikrąjį priepuolį ar tremorą, yra labai subtilūs. Be to, labai jautrus yra norimos elektrinės stimuliacijos dažnis ir stiprumas, galintis užkirsti kelią šiems tremorams ar traukuliams. Štai kodėl nedidelis konkrečių pacientų koregavimas paprastai užtrunka metų, kol toks prietaisas gali užtikrinti optimalų gydymą. Jei šie iššūkiai bus tinkamai sprendžiami, rezultatai ir prieinamumas gali neabejotinai padidėti.
Naujame tyrime, paskelbtame XNUMX m Gamtos biomedicinos inžinerija, mokslininkai norėjo, kad prietaisas duotų geriausią įmanomą rezultatą pacientui, suteikdamas optimalią stimuliaciją. Tai pasiekiama tik klausantis, taip pat įrašant šablonus ar neuroninius parašus. Tačiau įrašyti ir stimuliuoti elektrinius signalus yra labai sudėtinga, nes dideli impulsai, kuriuos sukelia stimuliacija, gali užgožti elektrinius signalus smegenyse. Dabartinių giluminių smegenų stimuliatorių problema yra ta, kad jie negali „įrašyti“ ir tuo pačiu „perduoti“ stimuliacijos į tą patį smegenų regioną. Šis aspektas yra pats svarbiausias bet kokiai uždaro ciklo terapijai, ir šiuo metu tokio prietaiso nėra komerciškai ar kitaip.
Čia atsiranda WAND išskirtinumas. Tyrėjai sukūrė WAND pritaikytas grandines, kurios gali „įrašyti“ visus signalus tiek iš subtilių smegenų bangų, tiek iš stipresnių elektrinių pulsacijų. Signalą atėmus iš elektrinių pulsacijų gaunamas aiškesnis smegenų bangų signalas, kurio negali padaryti nė vienas iš esamų prietaisų. Taigi, tuo pačiu metu stimuliavimas ir įrašymas tame pačiame smegenų regione perteikia mums tikslius įvykius, kurie gali būti naudojami kuriant idealią terapiją. WAND leidžia perprogramuoti, kad būtų galima naudoti įvairiose programose. Atliekant gyvą eksperimentą su beždžionėmis, WAND įrenginys sugebėjo aptikti nervinius parašus ir tada galėjo pateikti norimą elektrinę stimuliaciją. Pirmą kartą buvo įrodyta, kad uždarojo ciklo sistema šias dvi užduotis atlieka kartu.
***
{Galite perskaityti pradinį tyrimo dokumentą spustelėję toliau pateiktą DOI nuorodą cituojamų šaltinių sąraše}
Šaltiniai)
Zhou A ir kt., 2018. Belaidis ir be artefaktų veikiantis 128 kanalų neuromoduliacijos įrenginys, skirtas nežmogiškiems primatams stimuliuoti ir įrašyti. Gamtos biomedicinos inžinerija.
https://doi.org/10.1038/s41551-018-0323-x
