Нов невростимулатор, разработен от инженери от Калифорнийския университет в Бъркли, може да следи мозъка и едновременно с това да стимулира в него електрически поток, потенциално предлагайки фино регулирани терапии за пациентите със заболявания като епилепсия или синдром на Паркинсон.
Устройството, наречено WAND, работи като „мозъчен пейсмейкър“, следейки мозъчната електрическа активност и прилагайки електрическа стимулация, ако засече нередност.
Такива устройства могат да бъдат извънредно ефикасни за предотвратяване на тремори или припадъци при пациенти с различни неврологични състояния. Но електрическите сигнали, които предшестват един припадък или тремор, могат да бъдат изключително слабо доловими, а честотата и силата на електрическата стимулация, необходима за предотвратяването им, е също толкова деликатна. Може да отнеме години на фини настройки от страна на лекарите, преди устройствата да гарантират оптимално лечение.
WAND, което означава „вълшебна пръчка“ на английски, но всъщност е абревиатура за „безжично невромодулиращо устройство без човешка намеса“, е едновременно безжично и независимо, което означава, че веднъж щом се научи да разпознава признаците за припадък или тремор, то може да настройва само параметрите на стимулацията, за да предотвратява нежеланите движения. А понеже може едновременно да стимулира и записва, устройството може да настройва тези параметри в реално време.
„Процесът на намирането на подходящата терапия за един пациент е изключително скъпоструващ и може да отнеме години. Значителното намаляване както на разходите, така и на продължителността, потенциално може да доведе до силно подобрени резултати и достъпност – казва Рики Мулър, асистент по електроинженерство и компютърни науки в Бъркли. – Ние искаме да дадем възможност на устройството да разбере какъв е най-добрият начин за стимулиране на даден пациент, за да постигне най-добри резултати. А това може да се направи единствено чрез слушане и записване на нервните сигнали.“
WAND може да записва електрическата активност по 128 канала, или от 128 точки в мозъка, сравнено с 8 канала при други такива системи. За да демонстрират способностите му, създателите му го използвали да разпознае и забави определени движения на предните крайници при макаци резус.
Вълнички върху езерна повърхност
Едновременното стимулиране и записване на електрически сигнали в мозъка е като да се опитвате да видите малки вълнички върху езерна повърхност, докато същевременно пляскате с крака в езерото – електрическите сигнали от мозъка биват „залети“ от силните електрически импулси, пораждани от стимулацията.
Понастоящем дълбоките мозъчни стимулатори или спират да записват, докато прилагат електрическа стимулация, или записват в различна част на мозъка от тази, където се прилага стимулацията – по същество измерват малките вълнички на различно място в езерото от това, където пляскате с крака.
За да прилагаме терапии с неизискваща външна намеса стимулация, което е голяма цел за хората, лекуващи „Паркинсон“, епилепсия и други неврологични заболявания, е много важно едновременно да осъществяваме записване и стимулиране, което в момента нито едно комерсиално устройство не е в състояние да прави, казват авторите.
Изследователи под ръководството на Рики Мулър проектирали интегрираните вериги на WAND, които могат да записват пълния сигнал както от фините мозъчни вълни, така и от силните електрически импулси. Устройството на чипа позволява на WAND да отстранява сигнала от електрическите импулси, получавайки чист сигнал от мозъчните вълни.
„Понеже можем действително да стимулираме и записваме в един и същи мозъчен регион, ние знаем точно какво се случва, когато прилагаме терапия - казва Мулър. – В бъдеще възнамеряваме да включим машинно обучение в нашата платформа, за да създадем интелигентни устройства, които могат да разбират как най-добре да ви лекуват, за да не се налага лекарят непрекъснато да се намесва в този процес.“
Превод от английски
Елица ТАНЧЕВА
