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O dispositivo, chamado de VARINHA, funciona como um “pacemaker, para o cérebro,” monitorização da actividade eléctrica do cérebro e entrega de estimulação elétrica se detectar algo de errado.estes dispositivos podem ser extremamente eficazes na prevenção de tremores debilitantes ou convulsões em doentes com várias doenças neurológicas. Mas as assinaturas elétricas que precedem uma convulsão ou tremor podem ser extremamente sutis, e a frequência e força da estimulação elétrica necessária para evitá-los é igualmente sensível. Pode levar anos de pequenos ajustes por médicos antes que os dispositivos fornecem o tratamento ideal.a varinha, que significa dispositivo de neuromodulação livre de artefatos sem fio, é tanto sem fio quanto autônoma, o que significa que uma vez que aprende a reconhecer os sinais de tremor ou convulsão, pode ajustar os parâmetros de estimulação por si só para prevenir os movimentos indesejados. E porque é um ciclo fechado — o que significa que pode estimular e gravar simultaneamente — ele pode ajustar esses parâmetros em tempo real.

“o processo de encontrar a terapia certa para um paciente é extremamente caro e pode levar anos. Uma redução significativa tanto no custo quanto na duração pode potencialmente levar a resultados e acessibilidade muito melhores”, disse Rikky Muller, professor assistente de engenharia elétrica e Ciências da computação em Berkeley. “Queremos permitir que o dispositivo descubra qual é a melhor maneira de estimular um dado paciente a dar os melhores resultados. E você só pode fazer isso ouvindo e gravando as assinaturas neurais.”

WAND pode registrar atividade elétrica através de 128 canais, ou a partir de 128 pontos no cérebro, em comparação com oito canais em outros sistemas de circuito fechado. Para demonstrar o dispositivo, a equipe usou varinha para reconhecer e atrasar movimentos específicos do braço em macaques rhesus. O dispositivo é descrito em um estudo que apareceu hoje (Dec. 31) in Nature Biomedical Engineering.

Ondulações em um lago

ao mesmo tempo estimulante e gravação de sinais elétricos no cérebro é muito parecido com tentar ver pequenas ondulações em um lago enquanto também espirrar seus pés — os sinais elétricos do cérebro são dominados pela grande pulsos de eletricidade entregue pela estimulação.

Atualmente, o cérebro profundo estimuladores ou parar a gravação ao entregar a estimulação elétrica, ou gravar em uma parte diferente do cérebro de onde o estímulo é aplicado, essencialmente, a medição de pequenas ondulações em um ponto diferente no lago de salpicos.

“a fim de entregar-circuito fechado de estimulação terapias, o que é uma grande meta para pessoas em tratamento de doença de Parkinson e epilepsia, e uma variedade de distúrbios neurológicos, é muito importante tanto para realizar neural gravações e estimulação simultaneamente, o que atualmente não existe um único dispositivo comercial”, afirma o ex-UC Berkeley e de pós-doutorado associar Samantha Santacruz, que agora é professor assistente na Universidade do Texas em Austin.investigadores da Cortera Neurotechnologies, Inc., liderada por Rikky Muller, projetou os circuitos integrados personalizados WAND que podem gravar o sinal completo de ambas as ondas cerebrais sutis e os fortes pulsos elétricos. Este projeto de chip permite que WAND subtraia o sinal dos pulsos elétricos, resultando em um sinal limpo das ondas cerebrais.

dispositivos existentes são sintonizados para gravar sinais APENAS a partir das ondas cerebrais menores e são esmagados pelos grandes pulsos de estimulação, tornando este tipo de reconstrução do sinal impossível.”porque podemos estimular e gravar na mesma região do cérebro, sabemos exatamente o que está acontecendo quando estamos fornecendo uma terapia”, disse Muller.

em colaboração com o laboratório de engenharia elétrica e Ciência da computação professor Jan Rabaey, a equipe construiu um dispositivo de plataforma com capacidades computacionais sem fio e de ciclo fechado que podem ser programados para uso em uma variedade de pesquisas e aplicações clínicas.

em experimentos liderados por Santacruz enquanto um postdoc na UC Berkeley, e pelo professor de engenharia elétrica e Ciência da computação Jose Carmena, os sujeitos foram ensinados a usar um joystick para mover um cursor para um local específico. Após um período de treinamento, o dispositivo de varinha era capaz de detectar as assinaturas neurais que surgiram quando os sujeitos se preparavam para realizar o movimento, e então entregar a estimulação elétrica que atrasava o movimento.

“enquanto o tempo de reação retardada é algo que foi demonstrado antes, isto é, tanto quanto sabemos, a primeira vez que foi demonstrado em um sistema de ciclo fechado baseado apenas em uma gravação neurológica”, disse Muller.

“no futuro, pretendemos incorporar a aprendizagem na nossa plataforma de ciclo fechado para construir dispositivos inteligentes que possam descobrir como melhor tratá-lo, e remover o médico de ter de intervir constantemente neste processo”, disse Muller.