Verkfræðingar hafa hannað þráðlausan 'heila gangráðsem getur greint og komið í veg fyrir skjálfta eða flog hjá sjúklingum sem þjást af taugasjúkdómum
Samkvæmt Alþjóðaheilbrigðismálastofnuninni (WHO) taugasjúkdómar hafa áhrif á meira en einn milljarð manna um allan heim og það veldur meira en 6 milljón dauðsföllum árlega. Þessar sjúkdómar eru ma flogaveiki, Alzheimer-sjúkdómur, heilablóðfall eða meiðsli og Parkinsons veiki. Áhrif þessara sjúkdóma eru til staðar bæði í þróuðum löndum og þróunarlöndum og oft er meðferð ekki tiltæk vegna skorts á almennu heilbrigðiskerfi, þjálfuðu starfsfólki eða öðrum þáttum. Heimsbúar eru að eldast og samkvæmt WHO mun meira en helmingur íbúanna á næstu 30-40 árum vera eldri en 65 ára. Það er brýnt að skilja að taugasjúkdómar munu verða gríðarleg heilsubyrði í náinni framtíð
„gangráð“ fyrir heilann
Verkfræðingar frá Berkeley háskólanum í Kaliforníu í Bandaríkjunum hafa hannað nýjan taugaörvun sem getur samtímis hlustað („skrá“) og einnig örvað („skilið“) rafstraum inni í heilanum. Slíkt tæki getur veitt fullkomna persónulega meðferð fyrir sjúklinga sem þjást af taugasjúkdómum, einkum Parkinsonsveiki og flogaveiki. Tækið er tilbúið WAND (þráðlaust griplaust taugamótunartæki) og það gæti líka verið kallað 'gangráð í heila' svipað og hjartað gangráð – pínulítið, rafhlöðuknúið tæki sem getur skynjað þegar hjartað slær óreglulega og gefur síðan merki til hjartans um að ná æskilegum réttum hraða. Á sama hátt, heilinn gangráð getur þráðlaust og sjálfstætt fylgst með rafvirkni heilans og þegar hann hefur lært að bera kennsl á einkenni skjálfta eða hald í heilanum getur tækið sjálfstillt örvunarbreytur með því að gefa „rétta“ raförvun þegar eitthvað er ekki í lagi. Það er lokað lykkjukerfi sem getur tekið upp og örvað samhliða því og getur stillt mismunandi breytur í rauntíma. WAND getur skráð rafvirkni í heilanum yfir meira en 125 rásir í lokuðu lykkjukerfi. Til hagnýtrar sýnikennslu sýndu vísindamenn að WAND var fær um að þekkja og gera viðeigandi ráðstafanir til að tefja mjög sérstakar handleggshreyfingar í prímataöpum (rhesus macaques).
Áskoranir með fyrri tækjum
Ein helsta áskorunin við að finna réttu meðferðina fyrir sjúkling sem er með taugasjúkdóma er langur tími sem þarf fyrst að finna aðgerð og síðan hár kostnaður sem því fylgir. Hvert slíkt tæki gæti mjög áhrifaríkt komið í veg fyrir skjálfta eða flog hjá sjúklingum. Hins vegar eru rafmerkin sem koma á undan raunverulegu flogakasti eða skjálfta afar lúmskur. Einnig er tíðni og styrkur æskilegrar raförvunar sem hefur getu til að koma í veg fyrir þessa skjálfta eða flog líka mjög viðkvæm. Það er ástæðan fyrir því að smá aðlögun fyrir tiltekna sjúklinga tekur venjulega mörg ár áður en slíkt tæki getur veitt bestu meðferð. Ef þessum áskorunum er mætt á fullnægjandi hátt getur árangur og aðgengi aukist.
Í nýrri rannsókn sem birt var í Lífeðlisfræðiverkfræði náttúrunnar, vísindamenn vildu að tækið gæfi bestu mögulegu niðurstöðu fyrir sjúkling með því að veita bestu örvun. Þetta er aðeins hægt að ná með því að hlusta og taka upp mynstur eða taugaundirskrift. En að taka upp og örva rafboð er mjög krefjandi þar sem stórir pulsations sem eru gefnir með örvun geta gagntekið rafboðin í heilanum. Vandamálið með núverandi djúpheilaörvunartæki er að þeir geta ekki „skráð“ og á sama tíma „skilað“ örvun á sama svæði heilans. Þessi þáttur er mikilvægastur fyrir alla meðferð með lokuðum lykkjum og ekkert slíkt tæki er nú fáanlegt í viðskiptum eða á annan hátt.
Þetta er þar sem sérstaða WAND kemur inn í myndina. Vísindamenn hönnuðu WAND sérsniðnar hringrásir sem geta „ritað“ heil merki frá bæði fíngerðum heilabylgjum og frá sterkari rafpulsum. Frádráttur merkis frá rafpúls leiðir til skýrara merki frá heilabylgjunum sem ekkert af núverandi tækjum getur gert. Þannig að samtímis örvun og skráning á sama svæði heilans miðlar okkur nákvæmlega þeim atburðum sem hægt er að nota til að hanna ákjósanlega meðferð. WAND leyfir endurforritun til notkunar í mismunandi forritum. Í beinni tilraun á öpum var WAND tækið hæfileikaríkt í að greina taugaeinkenni og gat síðan gefið æskilega raförvun. Í fyrsta skipti hefur verið sýnt fram á lokað hringrásarkerfi til að framkvæma þessi tvö verkefni saman.
***
{Þú getur lesið upprunalegu rannsóknarritgerðina með því að smella á DOI hlekkinn sem gefinn er upp hér að neðan á listanum yfir tilvitnaðar heimildir}
Heimildir)
Zhou A et al 2018. Þráðlaust og gripalaust 128 rása taugamótunartæki til örvunar og upptöku í lokuðum lykkjum hjá prímötum sem ekki eru menn. Lífeðlisfræðiverkfræði náttúrunnar.
https://doi.org/10.1038/s41551-018-0323-x
