Engineers have designed a wireless ‘brain peysmeyker’ which can detect and prevent tremors or seizures in patients suffering from neurological disorders
Ayon sa World Health Organization (WHO) ang mga neurological disorder ay nakakaapekto sa higit sa isang bilyong tao sa buong mundo at ito ay nagdudulot ng higit sa 6 na milyong pagkamatay taun-taon. Kasama sa mga karamdamang ito ang epilepsy, Sakit na Alzheimer, brain stroke o pinsala at Karamdaman ni Parkinson. Ang epekto ng mga sakit na ito ay naroroon sa parehong binuo at umuunlad na mga bansa at maraming beses na hindi magagamit ang paggamot dahil sa kakulangan ng wastong sistema ng kalusugan, mga sinanay na tauhan o iba pang mga kadahilanan. Ang pandaigdigang populasyon ay tumatanda at ayon sa WHO, sa susunod na 30-40 taon higit sa kalahati ng populasyon ay higit sa 65 taong gulang. Mahalagang maunawaan na ang mga neurological disorder ay magiging isang malaking pasanin sa kalusugan sa malapit na hinaharap
Isang 'pacemaker' para sa utak
Ang mga inhinyero mula sa Unibersidad ng California Berkeley USA ay nagdisenyo ng isang nobelang neurostimulator na maaaring sabay na makinig ('record') at pasiglahin ('maghatid') ng electric current sa loob ng utak. Ang naturang device ay maaaring magbigay ng perpektong personalized na paggamot para sa mga pasyenteng dumaranas ng mga neurological disorder partikular na ang Parkinson's disease at epilepsy. Ang device ay ginawang WAND (wireless artifact-free neuromodulation device), at maaari din itong tawagin bilang isang 'pacemaker ng utak’ similar to the heart peysmeyker – a tiny, battery-operated device which is able to sense when the heart is beating irregularly and then delivers a signal to the heart to achieve the desired correct pace. Similarly, the brain peysmeyker is able to wirelessly and autonomously monitor the brain’s electrical activity and once it has learned to identify signs or features of a tremor or seizure sa utak, ang aparato ay maaaring mag-adjust sa sarili ng mga parameter ng pagpapasigla sa pamamagitan ng paghahatid ng 'tamang' electrical stimulation kapag ang isang bagay ay hindi maayos. Ito ay isang closed loop system na maaaring mag-record pati na rin mag-stimulate sa tabi at magagawang ayusin ang iba't ibang mga parameter sa real-time. Ang WAND ay nakakapag-record ng electrical activity sa utak sa mahigit 125 channels sa closed-loop system. Para sa isang praktikal na demonstrasyon, ipinakita ng mga mananaliksik na ang WAND ay nakilala at nakagawa ng mga naaangkop na hakbang upang matagumpay na maantala ang mga sobrang partikular na paggalaw ng braso sa mga primate monkey (rhesus macaques).
Mga hamon sa mga nakaraang device
Ang isa sa mga pangunahing hamon sa paghahanap ng tamang therapy para sa isang pasyente na may kondisyong neurological ay ang mahabang tagal ng unang paghahanap ng isang pamamaraan at pagkatapos ay ang mataas na gastos na kasangkot. Anumang ganoong device ay mabisang makakapigil sa mga panginginig o pang-aagaw sa mga pasyente. Gayunpaman, ang mga de-koryenteng pirma na dumating bago ang aktwal na pag-agaw o pagyanig ay napaka banayad. Gayundin, ang dalas at lakas ng nais na pagpapasigla ng kuryente na may kakayahang pigilan ang mga panginginig o mga seizure na ito ay napakasensitibo din. Iyon ang dahilan kung bakit ang maliliit na pagsasaayos para sa mga partikular na pasyente ay karaniwang tumatagal ng mga taon bago makapagbigay ang anumang naturang device ng pinakamainam na paggamot. Kung ang mga hamong ito ay sapat na natutugunan, maaaring magkaroon ng isang tiyak na pagtaas sa mga resulta at accessibility.
Sa isang bagong pag-aaral na nai-publish sa Kalikasan Biomedical Engineering, gusto ng mga mananaliksik na maibigay ng device ang pinakamahusay na posibleng resulta para sa isang pasyente sa pamamagitan ng pagbibigay ng pinakamainam na pagpapasigla. Ito ay makakamit lamang sa pamamagitan ng pakikinig pati na rin ang pagtatala ng mga pattern o neural signature. Ngunit, ang pagre-record at pagpapasigla ng mga de-koryenteng signal ay napakahirap dahil ang malalaking pulso na inihahatid ng pagpapasigla ay maaaring matabunan ang mga senyales ng kuryente sa utak. Ang isyu sa kasalukuyang deep brain stimulators ay hindi nila magawang 'mag-record' at sa parehong oras ay 'maghatid' ng stimulation sa parehong rehiyon ng utak. Ang aspetong ito ang pinakamahalaga para sa anumang closed-loop na therapy at walang ganoong device na kasalukuyang available na komersyal o kung hindi man.
Dito makikita ang kakaibang WAND. Dinisenyo ng mga mananaliksik ang WAND customized na mga circuit na maaaring 'mag-record' ng mga kumpletong signal mula sa mga banayad na alon ng utak pati na rin mula sa mas malakas na mga pulso ng kuryente. Ang pagbabawas ng signal mula sa mga de-koryenteng pulso ay nagreresulta sa isang mas malinaw na senyales mula sa mga alon ng utak na wala sa mga umiiral na aparato ay kayang gawin. Kaya, ang sabay-sabay na pagpapasigla at pag-record sa parehong rehiyon ng utak ay nagbibigay sa atin ng eksaktong mga pangyayari na maaaring magamit upang magdisenyo ng isang perpektong therapy. Pinapayagan ng WAND ang reprogramming para magamit sa iba't ibang mga application. Sa isang live na eksperimento sa mga unggoy, ang WAND device ay bihasa sa pag-detect ng mga neural signature at pagkatapos ay nakapaghatid ng gustong electrical stimulation. Sa unang pagkakataon, ipinakita ang isang closed-loop system upang maisagawa ang dalawang gawaing ito nang magkasama.
***
{Maaari mong basahin ang orihinal na papel ng pananaliksik sa pamamagitan ng pag-click sa link ng DOI na ibinigay sa ibaba sa listahan ng (mga) binanggit na pinagmulan}
Pinagmulan (s)
Zhou A et al 2018. Isang wireless at walang artefact na 128-channel na neuromodulation device para sa closed-loop stimulation at recording sa mga primate na hindi tao. Kalikasan Biomedical Engineering.
https://doi.org/10.1038/s41551-018-0323-x
