工程师设计了一个无线“大脑” 起搏器'它可以检测和预防患有神经系统疾病的患者的震颤或癫痫发作
根据世界卫生组织（WHO）神经系统疾病影响着全世界超过 6 亿人，每年导致超过 XNUMX 万人死亡。这些疾病包括癫痫、 阿尔茨海默氏病，脑中风或受伤和 帕金森氏病. 这些疾病的影响在发达国家和发展中国家都存在，并且由于缺乏适当的卫生系统、训练有素的人员或其他因素，很多时候无法获得治疗。 全球人口正在老龄化，据世界卫生组织称，在未来 30-40 年内，超过一半的人口将超过 65 岁。 必须了解神经系统疾病在不久的将来将成为一个巨大的健康负担
大脑的“起搏器”
美国加州大学伯克利分校的工程师设计了一种新型神经刺激器，它可以同时聆听（“记录”）并刺激（“传递”）大脑内的电流。这种设备可以为患有神经系统疾病，特别是帕金森病和癫痫的患者提供完美的个性化治疗。该设备被称为 WAND（无线无伪影神经调节设备），也可以称为“脑起搏器' 类似于心脏 起搏器 – 一种微型电池供电设备，能够感知心脏何时不规则跳动，然后向心脏发送信号以达到所需的正确节奏。同样，大脑 起搏器 能够无线、自主地监测大脑的电活动，一旦它学会识别震颤或颤抖的迹象或特征， 发作 在大脑中，当某些事情不正常时，该设备可以通过提供“正确”的电刺激来自我调整刺激参数。 它是一个闭环系统，可以同时记录和刺激，并且能够实时调整不同的参数。 WAND 能够在一个闭环系统中通过超过 125 个通道记录大脑中的电活动。 在实际演示中，研究人员表明 WAND 能够识别并采取适当措施来成功延迟灵长类猴子（恒河猴）极其特殊的手臂运动。
旧设备的挑战
为患有神经系统疾病的患者找到合适的治疗方法的主要挑战之一是首先找到一个程序的时间很长，然后涉及的成本很高。 任何此类设备都可以非常有效地防止患者出现震颤或癫痫发作。 然而，在实际癫痫发作或震颤之前出现的电信号非常微妙。 此外，能够防止这些震颤或癫痫发作的所需电刺激的频率和强度也非常敏感。 这就是为什么在任何此类设备能够提供最佳治疗之前，针对特定患者的微小调整通常需要数年时间。 如果这些挑战得到充分满足，结果和可及性肯定会增加。
在发表于 Nature Biomedical Engineering，研究人员希望该设备通过提供最佳刺激为患者提供最佳结果。 这只能通过聆听以及记录模式或神经特征来实现。 但是，记录和刺激电信号非常具有挑战性，因为刺激产生的大脉动可能会淹没大脑中的电信号。 当前深部脑部刺激器的问题在于它们无法“记录”并同时将刺激“传递”到大脑的同一区域。 这方面对于任何闭环治疗来说都是最重要的，目前还没有这样的设备可用于商业或其他方面。
这就是 WAND 的特殊性发挥作用的地方。 研究人员设计了 WAND 定制电路，可以“记录”来自微妙脑电波和更强电脉动的完整信号。 从电脉动中减去信号会产生更清晰的脑电波信号，这是现有设备无法做到的。 因此，在大脑的同一区域同时进行刺激和记录向我们传达了可用于设计理想疗法的确切事件。 WAND 允许重新编程以用于不同的应用程序。 在猴子的现场实验中，WAND 设备能够熟练地检测神经特征，然后能够提供所需的电刺激。 首次展示了一个闭环系统可以一起执行这两项任务。
***
{您可以通过单击下面引用来源列表中给出的 DOI 链接来阅读原始研究论文}
来源（S）
Zhou A et al 2018. 一种无线且无人工制品的 128 通道神经调节装置，用于非人类灵长类动物的闭环刺激和记录。 Nature Biomedical Engineering.
https://doi.org/10.1038/s41551-018-0323-x
