Καινοτόμο εγκεφαλικό εμφύτευμα θα μπορούσε να βελτιώσει τη θεραπεία του Πάρκινσον
Ένα νέο, έξυπνο εμφύτευμα που «ακούει» εγκεφαλικά σήματα θα μπορούσε να βοηθήσει στη θεραπεία της επιληψίας και άλλων νευρολογικών καταστάσεων, όπως η νόσος του Πάρκινσον.
Οι γιατροί χρησιμοποιούν τη νευροδιέγερση για τη θεραπεία διαφόρων καταστάσεων, συμπεριλαμβανομένης της επιληψίας, των επιπτώσεων του εγκεφαλικού επεισοδίου, ακόμη και της κατάθλιψης. Αυτή η θεραπεία περιλαμβάνει τη χρήση ειδικών συσκευών που στέλνουν ηλεκτρικά ερεθίσματα για τον έλεγχο της δραστηριότητας του εγκεφάλου και του κεντρικού νευρικού συστήματος.
Οι γιατροί μερικές φορές χρησιμοποιούν επίσης αυτήν την τεχνική για να βελτιώσουν τα συμπτώματα της νόσου του Πάρκινσον, μια νευρολογική κατάσταση που επηρεάζει τη σωματική ισορροπία και την ικανότητα να κινούνται ή να συντονίζουν την κίνηση των άκρων.
Ωστόσο, οι συσκευές νευροδιέγερσης που είναι επί του παρόντος διαθέσιμες για τη θεραπεία νευρολογικών καταστάσεων δεν είναι σε θέση να διεγείρουν την εγκεφαλική δραστηριότητα και να την καταγράψουν ταυτόχρονα.
Τώρα, ειδικοί από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια (UC), Μπέρκλεϋ έχουν αναπτύξει έναν νέο, εξελιγμένο νευροδιεγερτή που φαίνεται να μπορεί να το επιτύχει. Μπορεί να έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει τη θεραπεία της επιληψίας, του Πάρκινσον και άλλων παθήσεων.
Η ερευνητική ομάδα ονόμασε αυτή τη συσκευή «WAND», που σημαίνει «ασύρματη συσκευή νευροδιαμόρφωσης χωρίς αντικείμενα». Το WAND διαθέτει δύο μικροσκοπικούς εξωτερικούς ελεγκτές, καθένας από τους οποίους παρακολουθεί 64 ηλεκτρόδια που κάθονται στον εγκέφαλο.
Αυτή η συσκευή μπορεί να παρακολουθεί την ηλεκτρική δραστηριότητα στον εγκέφαλο και να μαθαίνει να εντοπίζει μη φυσιολογικά σήματα που υποδηλώνουν την παρουσία κρίσης ή τρόμου. Το WAND μπορεί στη συνέχεια να βοηθήσει στη διαμόρφωση ηλεκτρικών σημάτων στον εγκέφαλο για την πρόληψη τέτοιων συμβάντων και συμπτωμάτων.
Σε αντίθεση με παρόμοιες υπάρχουσες συσκευές, οι οποίες μπορούν να καταγράφουν μόνο ηλεκτρική δραστηριότητα από έως και οκτώ σημεία στον εγκέφαλο, το WAND μπορεί να παρακολουθεί τη δραστηριότητα από 128 διαφορετικά κανάλια.
Η νέα συσκευή είναι οικονομικά αποδοτική και χρονοβόρα
Στο έγγραφο μελέτης τους, το οποίο το περιοδικό Φύση Βιοϊατρική Μηχανική έχει δημοσιεύσει, οι ερευνητές σημειώνουν ότι, στο μέλλον, το WAND θα μπορούσε ενδεχομένως να συμβάλει στη βελτίωση της ζωής των ανθρώπων που έχουν επιληπτικές κρίσεις ή ζουν με διάφορες νευρολογικές καταστάσεις.
«Η διαδικασία εύρεσης της σωστής θεραπείας για έναν ασθενή είναι εξαιρετικά δαπανηρή και μπορεί να διαρκέσει χρόνια», εξηγεί ο επίκουρος καθηγητής Rikky Muller, ένας από τους ερευνητές.
«Η σημαντική μείωση τόσο του κόστους όσο και της διάρκειας μπορεί δυνητικά να οδηγήσει σε πολύ βελτιωμένα αποτελέσματα και προσβασιμότητα. Θέλουμε να επιτρέψουμε στη συσκευή να καταλάβει ποιος είναι ο καλύτερος τρόπος διέγερσης για έναν συγκεκριμένο ασθενή να δώσει τα καλύτερα αποτελέσματα. Και μπορείτε να το κάνετε μόνο ακούγοντας και καταγράφοντας τις νευρικές υπογραφές. "
Ρίκκι Μίλερ
Ο Muller και η ομάδα έχουν δοκιμάσει το WAND σε ένα ζωικό μοντέλο, χρησιμοποιώντας rhesus macaques για να δείξει πώς η συσκευή μπορεί να μάθει να αναγνωρίζει τα εγκεφαλικά σήματα για συγκεκριμένες κινήσεις των βραχιόνων και πώς μπορεί στη συνέχεια να δράσει σε αυτά τα ίδια σήματα.
Στα πρόσφατα πειράματά τους, οι ερευνητές δίδαξαν μακάκους με εμφυτεύματα WAND να χρησιμοποιούν ένα χειριστήριο για την αποστολή δρομέων στην οθόνη σε καθορισμένες τοποθεσίες.
Μετά από λίγο, οι εμφυτευμένες συσκευές έμαθαν να ανιχνεύουν τα νευρικά σήματα που αντιστοιχούν στις κινήσεις των μακάκων. Μόλις είχαν εντοπίσει αυτά τα μοτίβα, ήταν σε θέση να στείλουν ηλεκτρικά σήματα που καθυστέρησαν τις κινήσεις των χεριών.
«Ενώ η καθυστέρηση του χρόνου αντίδρασης είναι κάτι που έχει αποδειχθεί στο παρελθόν, είναι, από τη γνώση μας, η πρώτη φορά που έχει αποδειχθεί σε ένα σύστημα κλειστού βρόχου που βασίζεται μόνο σε μια νευρολογική καταγραφή», λέει ο Muller.
«Στο μέλλον, στοχεύουμε να ενσωματώσουμε τη μάθηση στην πλατφόρμα κλειστού βρόχου για να δημιουργήσουμε έξυπνες συσκευές που μπορούν να καταλάβουν πώς να σας αντιμετωπίσουν καλύτερα και να απομακρύνετε τον γιατρό από το να χρειάζεται να παρέμβει συνεχώς σε αυτή τη διαδικασία», προσθέτει.
Η διπλή δραστηριότητα WAND μπορεί να ενισχύσει τη θεραπεία
Οι ερευνητές εξηγούν ότι οι επί του παρόντος διαθέσιμες συσκευές νευροδιέγερσης δεν είναι σε θέση να ανιχνεύσουν ηλεκτρικά σήματα υπογραφής στον εγκέφαλο, ενώ επίσης διαμορφώνουν τέτοια σήματα.
Αυτό, σημειώνουν, είναι επειδή οι ηλεκτρικοί παλμοί που εκπέμπει ο νευροδιεγερτής «αποκρύπτουν» τα αρχικά εγκεφαλικά σήματα, καθιστώντας τα ουσιαστικά μη ανιχνεύσιμα.
«Προκειμένου να παρέχουμε θεραπείες με διέγερση κλειστού βρόχου, που είναι ένας μεγάλος στόχος για άτομα που θεραπεύουν τη νόσο του Πάρκινσον και μια ποικιλία νευρολογικών διαταραχών, είναι πολύ σημαντικό να εκτελούν ταυτόχρονα νευρικές εγγραφές και διέγερση, οι οποίες επί του παρόντος δεν αποτελούν μία μόνο εμπορική συσκευή », λέει η συν-συγγραφέας της μελέτης Samantha Santacruz, προηγουμένως ερευνητής στο UC Berkeley και τώρα βοηθός καθηγητή στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν.
Σε αντίθεση με άλλους νευροδιεγερτές, οι συσκευές WAND έχουν μοναδικό σχεδιασμό με προσαρμοσμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα που είναι σε θέση να καταγράφουν τα λεπτά ηλεκτρικά σήματα που εκπέμπει ο εγκέφαλος, ενώ στέλνουν επίσης ισχυρότερες παρορμήσεις για «διόρθωση» ελαττωματικών σημάτων.
Χάρη στο WAND, «γιατί μπορούμε πραγματικά να τονώσουμε και να καταγράψουμε στην ίδια περιοχή του εγκεφάλου, γνωρίζουμε ακριβώς τι συμβαίνει όταν παρέχουμε θεραπεία», σημειώνει ο Muller.
