Компютърно контролиран мозъчен имплант подобрява умствената функция при опит с хора

Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Едно забележително пилотно проучване показа как мозъчният имплант може да достави целеви изблици на електрическа стимулация за подобряване на когнитивните функции. В реално време имплантът усеща електрически биомаркери за когнитивни дефицити и реагира чрез стимулиране на специфични мозъчни региони.

Новото изследване, публикувано в списанието Природно биомедицинско инженерство, е кулминацията на годините на работа, насочена към частите на мозъка, отговорни за когнитивния контрол. Нарушенията на когнитивния контрол могат да бъдат открити при редица разстройства на психичното здраве, от депресия до обсесивно контролно разстройство (ОКР).

Тези дефицити на когнитивен контрол се проявяват в негъвкави мисловни процеси. Алик Уидж от Медицинския факултет на Университета в Минесота казва, че невъзможността за лесно преминаване от един мисловен процес към друг е ключова характеристика на много психични заболявания.

„Примерът може да включва човек с депресия, който просто не може да се измъкне от „заседнала“ негативна мисъл“, казва Уидж. “Тъй като е толкова централно за психичните заболявания, намирането на начин за подобряването му може да бъде мощен нов начин за лечение на тези заболявания.”

Проучване от 2019 г от Widge и колеги установиха, че електрическото стимулиране на областите на вентралната вътрешна капсула/вентрален стриатум (VCVS) на мозъка може да подобри когнитивния контрол. По-ранната работа не само демонстрира, че дълбоката мозъчна стимулация на VCVS региони подобрява когнитивния контрол, когато участниците са били натоварени с тест за когнитивен контрол, но тя идентифицира специфични невронни биомаркери, които съответстват на клиничните подобрения.

От тези по-ранни открития изследователите разработиха алгоритъм, който може да открива в реално време, когато мозъкът се бори със задачи за когнитивен контрол. Когато се открият пропуски в когнитивния контрол, системата доставя кратки изблици на електрическа стимулация към VCVS региони, като бързо подобрява ефективността на когнитивния контрол.

„Тази система може да разчете мозъчната активност, да „декодира“ от това, когато пациентът изпитва затруднения, и да приложи малък изблик на електрическа стимулация към мозъка, за да ги засили над тази трудност“, обяснява Уидж. „Аналогията, която често използвам, е електрически велосипед. Когато някой върти педалите, но има затруднения, моторът го усеща и го увеличава. Направихме еквивалент на това за човешката умствена функция.”

Пилотното проучване, тестващо тази експериментална система, набира 12 субекта, подложени на мозъчна операция за епилепсия. Някои от пациентите в проучването наистина съобщават, че стимулацията облекчава симптомите на тревожност, но Widge ясно отбелязва, че това изследване може да се фокусира само върху подобряване на когнитивния контрол и е необходима допълнителна работа, преди клиничните изпитвания да започнат да тестват този вид инвазивен мозъчен имплант върху субекти с тежки тревожни разстройства.

„Има още много да се направи и това е много ясно, че НЕ е лечение за всеки случай на депресия/тревожност/OCD/нещо друго, но смятаме, че това е доста голяма стъпка напред към DBS, управлявана от механизми [deep-brain stimulation],” Widge твърди в Twitter. „Това не беше клинично изпитване, но някои от пациентите имаха значително безпокойство и засилването на когнитивния контрол им позволи да се съсредоточат от този тревожен вътрешен монолог.

Новото изследване е едно от първите, които демонстрират, че мозъчният имплант може да усети признаци на когнитивен дефицит в реално време и да реагира с целенасочена стимулация за възстановяване на нормалната невронна активност. Този вид имплант е известен като система със затворен цикъл. Това е подобно на начина, по който някои сърдечни пейсмейкъри поддържат оптимална сърдечна честота, като стимулират сърцето в отговор на усещане на нередовна активност.

Тези видове импланти за мозъчна стимулация със затворен цикъл са били използвани в миналото за откриване и лечение на епилептични припадъци, но предизвикателството, пред което са изправени изследователите при разработването на подобни системи за психични заболявания, е липсата на изрични невронни биомаркери, отговорни за дълбоко многостранни състояния като депресия или тревожност.

Това ново изследване показва, че дефицитите на когнитивния контрол са често срещани при много психични разстройства, тези дефицити са лесно измерими с помощта на тестове за когнитивен контрол и има ясни електрофизиологични сигнатури, които съответстват на тези дефицити. Widge и неговият екип амбициозно спекулират, че този вид лечение може да бъде полезно за различни психиатрични заболявания.

„Същата рамка може да се приложи и към други когнитивни или емоционални проблеми, например наблюдение и подобряване на ученето или емоционалната дисрегулация“, заключават изследователите в новото проучване. „Въпреки че остават значителни технологични пропуски, преди тези резултати да могат да бъдат приложени директно в клиниката и трябва да се изгради доказателствена база за познанието като основен фокус на лечението, нашите резултати биха могли да бъдат в основата на изключително специфичен подход за интервенция в човешки невропсихиатрични болест.”

Новото изследване е публикувано в списанието Природно биомедицинско инженерство.

Източник: Медицинско училище в Университета на Минесота

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •