Ingenieurs het 'n draadlose brein ontwerp pasaangeër' wat bewing of aanvalle kan opspoor en voorkom by pasiënte wat aan neurologiese afwykings ly
Volgens die Wêreldgesondheidsorganisasie (WIE) neurologiese versteurings raak meer as een miljard mense wêreldwyd en dit veroorsaak jaarliks meer as 6 miljoen sterftes. Hierdie afwykings sluit in epilepsie, Alzheimer se siekte, brein beroerte of beserings en Parkinson se siekte. Die impak van hierdie siektes is teenwoordig in beide ontwikkelde en ontwikkelende lande en baie keer is behandeling nie beskikbaar nie weens 'n gebrek aan 'n behoorlike gesondheidstelsel, opgeleide personeel of ander faktore. Die wêreldbevolking verouder en volgens die WGO sal meer as die helfte van die bevolking in die volgende 30-40 jaar ouer as 65 jaar wees. Dit is noodsaaklik om te verstaan dat neurologiese afwykings in die nabye toekoms 'n groot gesondheidslas gaan wees
'n 'pasaangeër' vir die brein
Ingenieurs van Universiteit van Kalifornië Berkeley VSA het 'n nuwe neurostimulator ontwerp wat gelyktydig kan luister ('opneem') en ook elektriese stroom in die brein kan stimuleer ('lewer'). So 'n toestel kan 'n volmaakte persoonlike behandeling bied vir pasiënte wat aan neurologiese afwykings ly, veral Parkinson se siekte en epilepsie. Die toestel is geskep WAND (draadlose artefak-vrye neuromodulasie toestel), en dit kan ook genoem word as 'n 'brein pasaangeër' soortgelyk aan die hart pasaangeër – 'n piepklein, battery-aangedrewe toestel wat kan aanvoel wanneer die hart onreëlmatig klop en dan 'n sein aan die hart lewer om die verlangde korrekte tempo te bereik. Net so, die brein pasaangeër is in staat om draadloos en outonoom die brein se elektriese aktiwiteit te monitor en sodra dit geleer het om tekens of kenmerke van 'n bewing of beslaglegging in die brein kan die toestel stimulasieparameters self aanpas deur die 'korrekte' elektriese stimulasie te lewer wanneer iets nie in orde is nie. Dit is 'n geslote lusstelsel wat kan opneem sowel as stimuleer langsaan en in staat is om die verskillende parameters intyds aan te pas. WAND is in staat om elektriese aktiwiteit in die brein oor meer as 125 kanale in 'n geslote lusstelsel aan te teken. Vir 'n praktiese demonstrasie het navorsers getoon dat WAND in staat was om toepaslike maatreëls te herken en te neem om uiters spesifieke armbewegings by primaatape (resus-makake) suksesvol te vertraag.
Uitdagings met vorige toestelle
Een van die groot uitdagings om die regte terapie vir 'n pasiënt met 'n neurologiese toestand te vind, is die lang duur van eers 'n prosedure vind en dan die hoë koste daaraan verbonde. Enige so 'n toestel kan baie effektief bewing of beslagleggings by pasiënte voorkom. Die elektriese handtekeninge wat voor die werklike beslaglegging of 'n bewing kom, is egter uiters subtiel. Ook die frekwensie en sterkte van die verlangde elektriese stimulasie wat die vermoë het om hierdie bewing of aanvalle te voorkom, is ook baie sensitief. Dit is die rede waarom klein aanpassings vir spesifieke pasiënte gewoonlik jare neem voordat so 'n toestel 'n optimale behandeling kan bied. As hierdie uitdagings voldoende aangepak word, kan daar 'n besliste toename in uitkomste en toeganklikheid wees.
In 'n nuwe studie gepubliseer in Natuurbiomediese Ingenieurswese, navorsers wou hê dat die toestel die beste moontlike uitkoms vir 'n pasiënt gee deur 'n optimale stimulasie te verskaf. Dit is slegs bereikbaar deur te luister sowel as die opname van die patrone of neurale handtekeninge. Maar die opneem en stimulering van elektriese seine is baie uitdagend aangesien groot pulsasies wat deur stimulasie gelewer word, die elektriese seine in die brein kan oorweldig. Die probleem met huidige diepbreinstimuleerders is dat hulle nie in staat is om 'aan te teken' en terselfdertyd stimulasie te 'lewer' na dieselfde area van die brein nie. Hierdie aspek is die mees deurslaggewende vir enige geslote-lus terapie en geen sodanige toestel is tans kommersieel of andersins beskikbaar nie.
Dit is hier waar die uitsonderlikheid van WAND in die prentjie kom. Navorsers het WAND-aangepaste stroombane ontwerp wat volledige seine van beide die subtiele breingolwe sowel as van sterker elektriese pulsasies kan 'opneem'. Die aftrekking van sein van elektriese pulsasies lei tot 'n duideliker sein vanaf die breingolwe wat nie een van die bestaande toestelle kan doen nie. Dus, gelyktydige stimulasie en opname in dieselfde area van die brein gee ons die presiese gebeure oor wat gebruik kan word om 'n ideale terapie te ontwerp. WAND laat herprogrammering toe vir gebruik in verskillende toepassings. In 'n lewendige eksperiment op ape was WAND-toestel vaardig in die opsporing van neurale handtekeninge en kon toe die verlangde elektriese stimulasie lewer. Vir die eerste keer is 'n geslotelusstelsel gedemonstreer om hierdie twee take saam uit te voer.
***
{Jy kan die oorspronklike navorsingsartikel lees deur die DOI-skakel wat hieronder gegee word in die lys van aangehaalde bronne te klik}
Bronne)
Zhou A et al 2018. 'n Draadlose en artefakvrye 128-kanaal neuromodulasie toestel vir geslote-lus stimulasie en opname in nie-menslike primate. Natuurbiomediese Ingenieurswese.
https://doi.org/10.1038/s41551-018-0323-x
