1

dispozitivul, numit bagheta, funcționează ca un „stimulator cardiac pentru creier”, monitorizând activitatea electrică a creierului și furnizând stimulare electrică dacă detectează ceva rău.

aceste dispozitive pot fi extrem de eficiente în prevenirea tremurului sau convulsiilor debilitante la pacienții cu o varietate de afecțiuni neurologice. Dar semnăturile electrice care preced o criză sau un tremur pot fi extrem de subtile, iar frecvența și puterea stimulării electrice necesare pentru a le preveni sunt la fel de sensibile. Poate dura ani de mici ajustări de către medici înainte ca dispozitivele să ofere un tratament optim.

bagheta, care reprezintă dispozitivul de neuromodulare fără artefact fără fir, este atât wireless, cât și autonomă, ceea ce înseamnă că, odată ce învață să recunoască semnele de tremor sau convulsii, poate ajusta parametrii de stimulare pe cont propriu pentru a preveni mișcările nedorite. Și pentru că este în buclă închisă — adică poate stimula și înregistra simultan — poate ajusta acești parametri în timp real.

„procesul de a găsi terapia potrivită pentru un pacient este extrem de costisitor și poate dura ani de zile. Reducerea semnificativă atât a costurilor, cât și a duratei poate duce la rezultate și accesibilitate mult îmbunătățite”, a declarat Rikky Muller profesor asistent de inginerie electrică și informatică la Berkeley. „Vrem să permitem dispozitivului să-și dea seama care este cea mai bună modalitate de a stimula un anumit pacient să dea cele mai bune rezultate. Și poți face asta doar ascultând și înregistrând semnăturile neuronale.”

bagheta poate înregistra activitatea electrică pe 128 de canale sau din 128 de puncte din creier, comparativ cu opt canale din alte sisteme cu buclă închisă. Pentru a demonstra dispozitivul, echipa a folosit WAND pentru a recunoaște și întârzia mișcările specifice ale brațelor în macacii rhesus. Dispozitivul este descris într-un studiu care a apărut astăzi (Dec. 31) în ingineria biomedicală a naturii.

valuri într-un iaz

simultan stimularea și înregistrarea semnalelor electrice în creier este la fel ca încercarea de a vedea valuri mici într-un iaz în timp ce, de asemenea, stropirea picioarele-semnalele electrice de la creier sunt copleșiți de impulsuri mari de energie electrică livrate de stimulare.

în prezent, stimulatorii creierului profund fie opresc înregistrarea în timp ce livrează stimularea electrică, fie înregistrează într-o altă parte a creierului de unde se aplică stimularea-măsurând în esență micile valuri dintr-un punct diferit din iaz de stropire.”pentru a oferi terapii bazate pe stimulare în buclă închisă, care este un obiectiv important pentru persoanele care tratează Parkinson și epilepsie și o varietate de tulburări neurologice, este foarte important să se efectueze simultan înregistrări neuronale și stimulare, ceea ce în prezent nu face niciun dispozitiv comercial”, a declarat fosta asociată postdoctorală UC Berkeley, Samantha Santacruz, care este acum profesor asistent la Universitatea Texas din Austin.

cercetători de la Cortera Neurotechnologies, Inc., condus de Rikky Muller, a proiectat circuitele integrate WAND custom care pot înregistra semnalul complet atât din undele cerebrale subtile, cât și din impulsurile electrice puternice. Acest design cip permite bagheta pentru a scădea semnalul de impulsuri electrice, rezultând într-un semnal curat de undele cerebrale.

dispozitivele existente sunt reglate pentru a înregistra semnale numai de la undele cerebrale mai mici și sunt copleșite de impulsurile mari de stimulare, ceea ce face imposibilă acest tip de reconstrucție a semnalului.”deoarece putem stimula și înregistra în aceeași regiune a creierului, știm exact ce se întâmplă atunci când oferim o terapie”, a spus Muller.în colaborare cu laboratorul de inginerie electrică și Informatică profesorul Jan Rabaey, echipa a construit un dispozitiv platformă cu capabilități de calcul fără fir și în buclă închisă, care pot fi programate pentru a fi utilizate într-o varietate de aplicații de cercetare și clinice.

în experimentele conduse de Santacruz în timp ce era postdoc la UC Berkeley și de profesorul de inginerie electrică și Informatică Jose Carmena, subiecții au fost învățați să folosească un joystick pentru a muta un cursor într-o anumită locație. După o perioadă de antrenament, dispozitivul cu baghetă a fost capabil să detecteze semnăturile neuronale care au apărut pe măsură ce subiecții s-au pregătit să efectueze mișcarea și apoi să livreze stimulare electrică care a întârziat mișcarea.”în timp ce întârzierea timpului de reacție este ceva ce a fost demonstrat înainte, aceasta este, după cunoștințele noastre, prima dată când a fost demonstrată într-un sistem cu buclă închisă bazat doar pe o înregistrare neurologică”, a spus Muller.”în viitor, ne propunem să încorporăm învățarea în platforma noastră cu buclă închisă pentru a construi dispozitive inteligente care să-și dea seama cum să vă trateze cel mai bine și să înlăture medicul de la necesitatea de a interveni constant în acest proces”, a spus Muller.