لقد صمم المهندسون دماغًا لاسلكيًا جهاز تنظيم ضربات القلبوالتي يمكنها اكتشاف ومنع الهزات أو النوبات لدى المرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية
وفقًا لمنظمة الصحة العالمية (من الذى) الاضطرابات العصبية تؤثر على أكثر من مليار شخص في جميع أنحاء العالم وتسبب أكثر من 6 ملايين حالة وفاة سنويا. وتشمل هذه الاضطرابات الصرع، مرض الزهايمر ، سكتة دماغية أو إصابات و مرض باكنسون. إن تأثير هذه الأمراض موجود في كل من البلدان المتقدمة والنامية ، وفي كثير من الأحيان يكون العلاج غير متاح بسبب عدم وجود نظام صحي مناسب أو موظفين مدربين أو عوامل أخرى. إن سكان العالم يشيخون ، ووفقًا لمنظمة الصحة العالمية ، في الثلاثين إلى الأربعين عامًا القادمة ، سيكون أكثر من نصف السكان فوق 30 عامًا. من الضروري أن نفهم أن الاضطرابات العصبية ستكون عبئًا صحيًا ضخمًا في المستقبل القريب
جهاز تنظيم ضربات القلب للدماغ
صمم مهندسون من جامعة كاليفورنيا بيركلي بالولايات المتحدة الأمريكية منبهًا عصبيًا جديدًا يمكنه الاستماع ('التسجيل') وكذلك تحفيز ('توصيل') التيار الكهربائي داخل الدماغ في نفس الوقت. يمكن لمثل هذا الجهاز أن يوفر علاجًا شخصيًا مثاليًا للمرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية وخاصة مرض باركنسون والصرع. تم صياغة الجهاز باسم WAND (جهاز تعديل عصبي لاسلكي خالٍ من الأدوات الاصطناعية)، ويمكن أن يطلق عليه أيضًا اسم "جهاز تنظيم ضربات القلب" يشبه القلب جهاز تنظيم ضربات القلب – جهاز صغير يعمل بالبطارية قادر على استشعار عدم انتظام ضربات القلب ومن ثم إرسال إشارة إلى القلب لتحقيق الوتيرة الصحيحة المطلوبة. وكذلك الدماغ جهاز تنظيم ضربات القلب قادر على مراقبة النشاط الكهربائي للدماغ لاسلكيًا وبشكل مستقل، وبمجرد أن يتعلم تحديد علامات أو سمات الرعشة أو مصادرة في الدماغ ، يمكن للجهاز ضبط معلمات التحفيز ذاتيًا عن طريق تقديم التحفيز الكهربائي "الصحيح" عندما يكون هناك شيء غير صحيح. إنه نظام حلقة مغلقة يمكنه التسجيل والتحفيز جنبًا إلى جنب وقادر على ضبط المعلمات المختلفة في الوقت الفعلي. WAND قادرة على تسجيل النشاط الكهربائي في الدماغ عبر أكثر من 125 قناة في نظام الحلقة المغلقة. من أجل عرض عملي ، أظهر الباحثون أن WAND كانت قادرة على التعرف واتخاذ التدابير المناسبة لتأخير حركات الذراع المحددة للغاية بنجاح في قرود الرئيسيات (قرود المكاك ريسوس).
التحديات مع الأجهزة السابقة
أحد التحديات الرئيسية في العثور على العلاج المناسب للمريض الذي يعاني من حالة عصبية هو المدة الطويلة لإيجاد إجراء أولاً ثم التكاليف الباهظة التي ينطوي عليها ذلك. يمكن لأي جهاز من هذا القبيل أن يمنع بشكل فعال الهزات أو النوبات عند المرضى. ومع ذلك ، فإن التوقيعات الكهربائية التي تأتي قبل النوبة الفعلية أو الرعاش تكون دقيقة للغاية. كما أن تواتر وقوة التحفيز الكهربائي المرغوب الذي لديه القدرة على منع هذه الهزات أو النوبات حساس للغاية. هذا هو السبب في أن التعديلات الصغيرة لمرضى معينين عادة ما تستغرق سنوات قبل أن يتمكن أي جهاز من هذا القبيل من توفير العلاج الأمثل. إذا تم مواجهة هذه التحديات بشكل مناسب ، يمكن أن تكون هناك زيادة مؤكدة في النتائج وإمكانية الوصول.
في دراسة جديدة نشرت في طبيعة الهندسة الطبية الحيوية، أراد الباحثون أن يعطي الجهاز أفضل نتيجة ممكنة للمريض من خلال توفير التحفيز الأمثل. لا يمكن تحقيق ذلك إلا من خلال الاستماع وكذلك تسجيل الأنماط أو التوقيعات العصبية. لكن تسجيل الإشارات الكهربائية وتحفيزها يمثل تحديًا كبيرًا لأن النبضات الكبيرة التي يتم توصيلها عن طريق التحفيز يمكن أن تطغى على الإشارات الكهربائية في الدماغ. تكمن المشكلة في محفزات الدماغ العميقة الحالية في أنها غير قادرة على "تسجيل" وفي نفس الوقت "توصيل" التحفيز إلى نفس المنطقة من الدماغ. هذا الجانب هو الأكثر أهمية لأي علاج مغلق الحلقة ولا يتوفر مثل هذا الجهاز حاليًا لأغراض تجارية أو غير ذلك.
هذا هو المكان الذي تظهر فيه استثنائية WAND في الصورة. صمم الباحثون دوائر WAND المخصصة والتي يمكنها "تسجيل" إشارات كاملة من كل من موجات الدماغ الدقيقة وكذلك من النبضات الكهربائية الأقوى. ينتج عن طرح الإشارة من النبضات الكهربائية إشارة أوضح من موجات الدماغ والتي لا تستطيع أي من الأجهزة الموجودة القيام بها. وبالتالي ، فإن التنبيه والتسجيل المتزامن في نفس المنطقة من الدماغ ينقل إلينا الأحداث الدقيقة التي يمكن استخدامها لتصميم علاج مثالي. يسمح WAND بإعادة البرمجة لاستخدامها في تطبيقات مختلفة. في تجربة حية على القرود ، كان جهاز WAND بارعًا في اكتشاف الإشارات العصبية ، ثم كان قادرًا على تقديم التحفيز الكهربائي المطلوب. لأول مرة ، تم عرض نظام الحلقة المغلقة لأداء هاتين المهمتين معًا.
***
{يمكنك قراءة ورقة البحث الأصلية عن طريق النقر فوق ارتباط DOI الوارد أدناه في قائمة المصدر (المصادر) المذكورة}
المصدر (ق)
Zhou A et al 2018. جهاز تعديل عصبي 128 قناة لاسلكي وخالي من المشغولات لتحفيز الحلقة المغلقة والتسجيل في الرئيسيات غير البشرية. طبيعة الهندسة الطبية الحيوية.
https://doi.org/10.1038/s41551-018-0323-x
