Innovatiivinen aivoimplantti voi parantaa Parkinsonin hoitoa
Uusi, älykäs implantti, joka "kuuntelee" aivosignaaleja, voi auttaa epilepsian ja muiden neurologisten sairauksien, kuten Parkinsonin taudin, hoidossa.
Lääkärit käyttävät neurostimulaatiota erilaisten sairauksien, kuten epilepsian, aivohalvauksen ja jopa masennuksen, hoitoon. Tähän hoitoon kuuluu erityislaitteiden käyttö, jotka lähettävät sähköisiä impulsseja aivojen ja keskushermoston toiminnan hallitsemiseksi.
Lääkärit käyttävät joskus tätä tekniikkaa myös parantaakseen Parkinsonin taudin oireita, neurologista tilaa, joka vaikuttaa fyysiseen tasapainoon ja kykyyn liikkua tai koordinoida raajojen liikettä.
Neurostimulaattorilaitteet, joita tällä hetkellä on saatavilla neurologisten sairauksien hoitoon, eivät kuitenkaan kykene sekä stimuloimaan aivojen toimintaa että tallentamaan sitä samanaikaisesti.
Berkeleyn Kalifornian yliopiston (UC) asiantuntijat ovat nyt kehittäneet uuden, hienostuneen neurostimulaattorin, joka näyttää pystyvän saavuttamaan tämän. Sillä voi olla potentiaalia parantaa epilepsian, Parkinsonin taudin ja muiden sairauksien hoitoa.
Tutkimusryhmä on nimennyt tämän laitteen nimellä "WAND", joka tarkoittaa "langatonta artefakteista vapaata neuromodulaatiolaitetta". WAND: llä on kaksi pientä ulkoista ohjainta, joista kukin valvoo 64 elektrodia, jotka istuvat aivoissa.
Tämä laite voi seurata aivojen sähköistä aktiivisuutta ja oppia tunnistamaan epänormaalit signaalit, jotka osoittavat kohtauksen tai vapinaa. WAND voi sitten auttaa moduloimaan aivojen sähköisiä signaaleja tällaisten tapahtumien ja oireiden estämiseksi.
Toisin kuin olemassa olevat vastaavat laitteet, jotka voivat tallentaa sähköisen toiminnan vain kahdeksasta aivopisteestä, WAND voi seurata toimintaa 128 eri kanavasta.
Uusi laite on kustannus- ja aikatehokas
Opinnäytetyössään, jonka päiväkirja Luonnon lääketieteellinen tekniikka on julkaissut, tutkijat huomauttavat, että tulevaisuudessa WAND voisi mahdollisesti auttaa parantamaan kohtauksia sairastavien ihmisten elämää tai elämään erilaisilla neurologisilla sairauksilla.
"Potilaan oikean hoidon löytäminen on erittäin kallista ja voi viedä vuosia", kertoo apulaisprofessori Rikky Muller, yksi tutkijoista.
”Sekä kustannusten että keston merkittävä aleneminen voi johtaa huomattavasti parempiin tuloksiin ja saavutettavuuteen. Haluamme antaa laitteen selvittää, mikä on paras tapa stimuloida tiettyä potilasta antamaan parhaat tulokset. Ja voit tehdä sen vain kuuntelemalla ja nauhoittamalla hermoallekirjoituksia. "
Rikky Muller
Muller ja tiimi ovat testanneet WANDin eläinmallissa käyttäen reesusmakakoita osoittamaan, kuinka laite voi oppia tunnistamaan aivosignaalit tietyille käsivarsien liikkeille ja kuinka se voi sitten toimia näiden samojen signaalien kanssa.
Viimeaikaisissa kokeissaan tutkijat opettivat WAND-implantilla varustettuja makakkeja käyttämään joystickiä näyttöruudun lähettämiseen osoitettuihin paikkoihin.
Jonkin ajan kuluttua implantoidut laitteet oppivat havaitsemaan hermosignaalit, jotka vastasivat makakien käsiliikkeitä. Kun he olivat tunnistaneet nämä mallit, he pystyivät lähettämään sähköisiä signaaleja, jotka viivästyttivät käden liikkeitä.
"Vaikka reaktioaikojen viivästyminen on osoitettu aiemmin, tiedämme, että tämä on ensimmäinen kerta, kun se on osoitettu suljetun silmukan järjestelmässä, joka perustuu vain neurologiseen tallennukseen", Muller sanoo.
"Tulevaisuudessa pyrimme sisällyttämään oppimisen suljetun silmukan järjestelmäämme rakentamaan älykkäitä laitteita, jotka kykenevät selvittämään, miten voit parhaiten kohdella sinua ja poistaa lääkärin joutumasta jatkuvasti puuttumaan tähän prosessiin", hän lisää.
WAND-kaksoisaktiivisuus voi lisätä hoitoa
Tutkijat selittävät, että tällä hetkellä saatavilla olevat neurostimulaattorilaitteet eivät pysty havaitsemaan allekirjoituksen sähköisiä signaaleja aivoissa samalla moduloimalla tällaisia signaaleja.
He huomaavat tämän johtuvan siitä, että neurostimulaattorin lähettämät sähköpulssit "peittävät" alkuperäiset aivosignaalit, mikä tekee niistä käytännössä huomaamattomia.
"Jotta voidaan tarjota suljetun silmukan stimulaatioon perustuvia hoitoja, mikä on suuri tavoite Parkinsonin tautia ja epilepsiaa sekä erilaisia neurologisia häiriöitä hoidettaville ihmisille, on erittäin tärkeää tehdä sekä hermotallenteita että stimulaatiota samanaikaisesti, mikä ei tällä hetkellä ole yksittäinen kaupallinen laite tekee ”, kertoo tutkimuksen rinnakirjoittaja Samantha Santacruz, aiemmin UC Berkeleyn tutkija ja nyt apulaisprofessori Texasin yliopistossa Austinissa.
Toisin kuin muut neurostimulaattorit, WAND-laitteilla on ainutlaatuinen muotoilu mukautetuilla integroiduilla piireillä, jotka pystyvät tallentamaan aivojen lähettämät hienovaraiset sähköiset signaalit ja lähettämään samalla voimakkaampia impulsseja viallisten signaalien "korjaamiseksi".
WAND: n ansiosta "[b] koska voimme todella stimuloida ja tallentaa samalla aivojen alueella, tiedämme tarkalleen, mitä tapahtuu kun tarjoamme hoitoa", toteaa Muller.
