Новый нейростимулятор, разработанный инженерами Калифорнийского университета в Беркли, может одновременно регистрировать и создавать электрические импульсы в головном мозге, что может иметь потенциал в лечении пациентов эпилепсией или болезнью Паркинсона.
Созданное электронное устройство (WAND) выполняет функцию нейростимулятора и регистратора электрической активности мозга и позволяет проводить стимуляцию только в случае необходимости.
Таким образом, это устройство может эффективно предотвращать судороги или тремор у пациентов с различными неврологическими состояниями. Электрические импульсы, которые появляются перед приступом судорог или тремором часто очень слабые и для подбора оптимальной электрической стимуляции раньше требовалось много времени.
WAND, представляет собой беспроводное автономное нейромодуляционное устройство. Это означает, что после того, как оно обнаруживает первые проявления приступа судорог или тремора, то может самостоятельно модулировать интенсивность стимуляции для блокировки избыточных движений. Устройство может регистрировать и проводить стимуляцию одновременно.
WAND может проводить регистрацию электрической активности мозга по 128, в отличие от других систем с обратной связью, где проводится регистрация по 8 каналам. Возможности устройства были апробированы для блокировки движений рук у макак –резусов. Возможности устройства были презентованы в журнале Nature Biomedical Engineering.
Рябь на воде
Одновременная запись электрических сигналов и стимуляция чем-то похожа на возможность увидеть рябь в водоеме, при одновременном болтании ногами в воде - стимуляционные импульсы подавляют более слабые импульсы головного мозга.
В настоящее время, во время проведения глубокой стимуляции мозга запись активности мозга или прекращают, или проводят в другой области головного мозга.
Группа ученых, под руководством Рики Мюллера из Cortera Neurotechnologies, Inc., разработала новые интегральные схемы WAND, что позволило регистрировать как слабый мозговой сигнал, так и сильный импульс, продуцируемый стимуляцией. Такая особенность чипа WAND позволяет вычленять сигнал стимуляции от мозговой активности.
Существующие устройства настроены на запись сигналов только от малых мозговых волн и перегружены большими импульсами стимуляции, что делает этот тип восстановления сигнала невозможным.
В сотрудничестве с профессором лаборатории электротехники и компьютерных наук Яном Рабаи команда создала платформенное устройство с беспроводными и замкнутыми вычислительными возможностями, которое можно запрограммировать для использования в различных исследовательских и клинических приложениях.
В экспериментах, проведенных в Калифорнийском университете в Беркли, устройства учили использовать джойстик для перемещения курсора в определенное место. После периода обучения устройство WAND было способно обнаруживать нейронные сигнатуры, которые возникли, когда субъекты готовились выполнить движение, и затем выдавать электрическую стимуляцию, которая задерживала движение.
«В будущем мы стремимся включить обучение в нашу платформу с обратной связью для создания интеллектуальных устройств, которые могут выяснить, как лучше всего к действовать у конкретного пациента и избавить доктора от необходимости постоянно вмешиваться в этот процесс», - сказал Мюллер.
