1
laite, nimeltään sauva, toimii kuin” tahdistin aivoille”, tarkkailee aivojen sähköistä toimintaa ja tuottaa sähköstimulaatiota, jos se havaitsee jotain vialla.
nämä laitteet voivat olla erittäin tehokkaita estämään vapinaa tai kouristuksia potilailla, joilla on erilaisia neurologisia sairauksia. Mutta sähköisiä allekirjoituksia, jotka edeltävät kohtaus tai vapina voi olla erittäin hienovarainen, ja taajuus ja vahvuus sähköisen stimulaation tarvitaan estää niitä on yhtä herkkä. Se voi kestää vuosia pieniä muutoksia lääkärit ennen kuin laitteet tarjoavat optimaalisen hoidon.
WAND, joka tulee sanoista wireless artefact-free neuromodulation device, on sekä langaton että autonominen, mikä tarkoittaa, että kun se oppii tunnistamaan vapinan tai kohtauksen merkit, se voi säätää stimulaatioparametreja itse estääkseen ei-toivotut liikkeet. Ja koska se on suljettu silmukka — eli se voi stimuloida ja tallentaa samanaikaisesti — se voi säätää näitä parametreja reaaliajassa.
”prosessi oikean hoidon löytämiseksi potilaalle on äärimmäisen kallis ja voi kestää vuosia. Merkittävä kustannusten ja keston väheneminen voi mahdollisesti johtaa huomattavasti parempiin tuloksiin ja saavutettavuuteen”, sanoi Rikky Muller sähkötekniikan ja tietojenkäsittelytieteiden apulaisprofessori Berkeleyssä. ”Haluamme mahdollistaa laitteen selvittää, mikä on paras tapa stimuloida tietyn potilaan antaa parhaat tulokset. Se onnistuu vain kuuntelemalla ja tallentamalla hermojäljet.”
sauva voi tallentaa sähköistä toimintaa 128 kanavan yli eli 128 pisteestä aivoissa verrattuna kahdeksaan kanavaan muissa suljetuissa järjestelmissä. Laitteen demonstroimiseksi ryhmä käytti sauvaa tunnistamaan ja viivyttämään reesusmakakeilla tiettyjä käsivarsien liikkeitä. Laite on kuvattu tutkimuksessa, joka ilmestyi tänään (Dec. 31)luonnon biolääketieteessä.
väreily lammessa
sähkösignaalien yhtäaikainen stimulointi ja tallentaminen aivoissa on paljolti samaa kuin yrittäisi nähdä pieniä väreitä lammessa ja samalla roiskuttaa jalkojaan — aivoista tulevat sähköiset signaalit hukkuvat stimulaation tuottamiin suuriin sähköpulsseihin.
tällä hetkellä syväaivostimulaattorit joko lopettavat tallennuksen, kun ne tuottavat sähköstimulaatiota, tai tallentavat eri osassa aivoja kuin missä stimulaatiota käytetään — mittaavat lähinnä pieniä väreitä eri kohdassa lampea kuin roiskeita.
”jotta voidaan tarjota suljetun kierron stimulaatiopohjaisia hoitoja, jotka ovat suuri tavoite Parkinsonin tautia ja epilepsiaa sekä erilaisia neurologisia häiriöitä hoitaville ihmisille, on erittäin tärkeää suorittaa sekä hermotallenteita että stimulaatiota samanaikaisesti, mitä tällä hetkellä mikään kaupallinen laite ei tee”, sanoi entinen UC Berkeleyn tutkijatohtori Samantha Santacruz, joka on nyt apulaisprofessori Texasin yliopistossa Austinissa.
tutkijat Cortera Neurotechnologies, Inc. Rikky Mullerin johdolla suunniteltiin WAND custom-integroidut piirit, jotka voivat tallentaa täyden signaalin sekä hienovaraisista aivoaalloista että voimakkaista sähköisistä pulsseista. Tämä siru rakenne mahdollistaa WAND vähentää signaalin sähköisiä pulsseja, jolloin puhdas signaali aivoaallot.
olemassa olevat laitteet viritetään tallentamaan signaaleja vain pienemmistä aivoaalloista, ja ne hukkuvat suuriin stimulaatiopulsseihin, mikä tekee tällaisen signaalin rekonstruktion mahdottomaksi.
”koska voimme itse asiassa stimuloida ja tallentaa samalla aivojen alueella, tiedämme tarkalleen, mitä tapahtuu, kun tarjoamme terapiaa”, Muller sanoi.
yhteistyössä sähkötekniikan laboratorion ja tietojenkäsittelytieteen professorin Jan Rabaeyn kanssa työryhmä rakensi langattoman ja suljetun kierron laskentaominaisuuksilla varustetun alustalaitteen, joka voidaan ohjelmoida käytettäväksi erilaisissa tutkimus-ja kliinisissä sovelluksissa.
santacruzin johtamissa kokeissa UC Berkeleyssä ja sähkötekniikan ja tietojenkäsittelytieteen professorin Jose Carmenan johtamissa kokeissa koehenkilöitä opetettiin käyttämään joystickiä kursorin siirtämiseksi tiettyyn paikkaan. Harjoitusjakson jälkeen SAUVALAITE kykeni havaitsemaan hermojäljet, jotka syntyivät koehenkilöiden valmistautuessa suorittamaan liikkeen, ja sitten antamaan sähköstimulaation, joka viivästytti liikettä.
”vaikka reaktioajan viivästyminen on jotain, mikä on osoitettu aiemminkin, tämä on tietääksemme ensimmäinen kerta, kun se on osoitettu suljetun silmukan järjestelmässä, joka perustuu vain neurologiseen tallennukseen”, Muller sanoi.
”tulevaisuudessa pyrimme sisällyttämään oppimisen suljetun kierron alustaamme rakentamaan älylaitteita, jotka voivat selvittää, miten parhaiten hoitaa sinua, ja poistamaan lääkärin tarvitsemasta jatkuvasti puuttua tähän prosessiin”, Muller sanoi.