Nöroteknoloji

Bezelye Boyutunda İnsan Beyin Stimülatörü icat edildi

Özet: Araştırmacılar, manyetoelektrik güç aktarımı yoluyla kablosuz olarak çalışabilen, çığır açan bezelye büyüklüğünde bir beyin stimülatörü olan Dijital Programlanabilir Beyin Üstü Terapötik (DOT) geliştirdi. Bu implante edilebilir cihaz, geleneksel nörostimülasyon yöntemlerine kıyasla daha az invazif ve daha otonom tedavi seçenekleri sunarak nörolojik ve psikiyatrik bozuklukların tedavisinde devrim yaratmayı vaat ediyor.

DOT’un beyni, implante edilmiş piller olmadan dura yoluyla uyarma yeteneği, tıbbi teknolojide önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor ve ilaca dirençli depresyon gibi durumlar için doğrudan kişinin evinin rahatlığında potansiyel tedaviler sunuyor. Bu yenilik, hasta konforunu ve kontrolünü ön plana çıkararak, beyinle ilgili bozuklukların nasıl yönetildiğine ilişkin manzarayı değiştirebilir.

Ana unsurlar:

  1. DOT implantı kablosuz olarak çalıştırılıyor ve motor korteks gibi belirli beyin bölgelerini uyarabiliyor, bu da çeşitli beyin bölgelerinde daha geniş uygulama potansiyeli olduğunu gösteriyor.
  2. Genişliği yalnızca 9 milimetre olan bu küçük cihaz, manyetik alanları verimli bir şekilde beyin stimülasyonu için gerekli elektrik darbelerine dönüştürmek için manyetoelektrik etkilerden yararlanıyor.
  3. Cihaz, insan ve hayvan modellerinde test edilmiş olup, uzun süreler boyunca beyinle stabil bir şekilde arayüz oluşturma yeteneğini ve minimum hasta gözetimi ile evde kullanım potansiyelini ortaya koymuştur.

Kaynak: Pirinç Üniversitesi

Rice Üniversitesi mühendisleri, bir insan hastada gösterilen en küçük implante edilebilir beyin stimülatörünü geliştirdi.

Öncü manyetoelektrik güç aktarım teknolojisi sayesinde, Jacob Robinson’un Rice laboratuvarında Motif Neurotech ve klinisyenler Dr. Sameer Sheth ve Dr. Sunil Sheth ile işbirliği içinde geliştirilen bezelye büyüklüğündeki cihaz, harici bir verici aracılığıyla kablosuz olarak çalıştırılabiliyor ve Dura aracılığıyla beyin; kafatasının alt kısmına yapışan koruyucu zar.

Bu bir beyni gösterir.
Hem implant hem de kesi neredeyse görünmez olacak ve hasta aynı gün evine gidebilecekti. Kredi: Nörobilim Haberleri

Dijital olarak programlanabilir Beyin Üzeri Terapötik (DOT) olarak bilinen cihaz, mevcut nörostimülasyona dayalı tedavilerden daha fazla hasta özerkliği ve erişilebilirliği sunan terapötik bir alternatif sağlayarak ilaca dirençli depresyon ve diğer psikiyatrik veya nörolojik bozuklukların tedavisinde devrim yaratabilir. diğer beyin-bilgisayar arayüzlerine (BCI’ler) göre daha az invaziftir.

Rice’ta elektrik, bilgisayar mühendisliği ve biyomühendislik profesörü Robinson, “Bu makalede, bezelye büyüklüğündeki cihazımızın motor korteksi harekete geçirebildiğini ve bunun sonucunda hastanın elini hareket ettirebildiğini gösteriyoruz” dedi.

“Gelecekte, implantı prefrontal korteks gibi beynin diğer bölümlerinin üzerine yerleştirebiliriz; burada depresyon veya diğer bozuklukları olan kişilerde yürütücü işlevleri iyileştirmeyi umuyoruz.”

Beyin stimülasyonuna yönelik mevcut implante edilebilir teknolojiler, vücudun herhangi bir yerinde derinin altına yerleştirilmesi ve uzun kablolar aracılığıyla stimülasyon cihazına bağlanması gereken nispeten büyük pillerle çalıştırılıyor.

Bu tür tasarım sınırlamaları daha fazla ameliyat gerektirir ve bireyi daha büyük bir donanım implantasyonu yüküne, kablo kırılması veya arıza risklerine ve gelecekte pil değiştirme ameliyatlarına duyulan ihtiyaca maruz bırakır.

Robinson laboratuvarında elektrik mühendisliği yüksek lisans öğrencisi ve çalışmanın başyazarı Joshua Woods, “Cihazı harici bir verici kullanarak kablosuz olarak çalıştırarak pil ihtiyacını ortadan kaldırdık” dedi. Bilim Gelişmeleri. Rice’ın uygulamalı fizik programında eski bir yüksek lisans öğrencisi olan ve şu anda Motif Neurotech’te çalışan Amanda Singer da baş yazardır.

Teknoloji, manyetik alanları elektrik darbelerine dönüştüren bir malzemeye dayanıyor. Bu dönüştürme işlemi, küçük ölçeklerde oldukça verimlidir ve iyi bir yanlış hizalama toleransına sahiptir; bu, etkinleştirilmesi ve kontrol edilmesi için karmaşık veya çok kısa manevralar gerektirmediği anlamına gelir. Cihaz 9 milimetre genişliğe sahip ve 14,5 volt stimülasyon sağlayabiliyor.

Cihazı pazara sunmak için çalışan bir girişim olan Motif’in kurucusu ve CEO’su Robinson, “İmplantımız tüm enerjisini bu manyetoelektrik etkiden alıyor” dedi.

“Bu güç aktarımının fiziği, bu koşullar altında bunu diğer kablosuz güç aktarım teknolojilerinden çok daha verimli kılıyor.”

Motif, BCI’ların nörolojik bozuklukların tedavisinde devrim yaratma potansiyelini araştıran birkaç nöroteknoloji şirketinden biridir.

Robinson, “Nörostimülasyon, ilaç yan etkilerinin ve etkisizliğin birçok insanı yeterli tedavi seçeneklerinden mahrum bıraktığı ruh sağlığı alanında tedavileri mümkün kılmanın anahtarıdır” dedi.

Araştırmacılar cihazı geçici olarak bir insan hastada test etti; cihazı motor korteksi (beynin hareketten sorumlu kısmı) uyarmak ve bir el hareketi tepkisi oluşturmak için kullandı. Daha sonra domuzlarda cihazın beyinle 30 günlük bir süre boyunca stabil bir şekilde arayüz oluşturduğunu gösterdiler.

Woods, “Bu daha önce yapılmadı çünkü beyni dura yoluyla uyarmak için gereken sinyalin kalitesi ve gücü, bu kadar küçük implantlar için kablosuz güç aktarımıyla daha önce imkansızdı” dedi.

Robinson, teknolojinin kişinin evinin rahatlığında kullanılmasını öngörüyor. Bir doktor tedaviyi reçete edecek ve cihazın kullanımına ilişkin yönergeleri sağlayacak, ancak hastalar tedavinin nasıl uygulanacağı konusunda tam kontrole sahip olacak.

Robinson, “Eve döndüğünde hasta, implanta güç vermek ve onunla iletişim kurmak için şapkasını veya giyilebilir cihazını takıyor, iPhone’unda veya akıllı saatinde ‘devam’ tuşuna basıyor ve ardından o implanttan gelen elektriksel uyarı beyindeki bir nöron ağını etkinleştiriyordu.” söz konusu.

İmplantasyon, cihazın beyin üzerindeki kemiğe yerleştirileceği 30 dakikalık minimal invaziv bir prosedür gerektirecektir. Hem implant hem de kesi neredeyse görünmez olacak ve hasta aynı gün evine gidebilecekti.

Baylor Tıp Fakültesi’nde McNair Scholar ve Cullen Vakfı Nöroşirürji Bölümü Profesörü ve Araştırma Başkan Yardımcısı Sheth, “Kalp pilini düşündüğünüzde, bunun kalp bakımının çok rutin bir parçası olduğunu görürsünüz” dedi.

“Nörolojik ve psikiyatrik bozukluklarda bunun eşdeğeri, kulağa korkutucu ve istilacı gelen derin beyin uyarımıdır (DBS). DBS aslında oldukça güvenli bir prosedürdür, ancak yine de beyin ameliyatıdır ve algılanan riski, bunu kabul etmeye istekli olan ve bundan fayda görebilecek kişi sayısı üzerinde çok düşük bir tavan oluşturacaktır.

“İşte bunun gibi teknolojiler burada devreye giriyor. Ayakta tedavi gören bir cerrahi merkezinde yapılan, cilt ameliyatından biraz daha uzun olan 30 dakikalık küçük bir prosedürün tolere edilme olasılığı DBS’den çok daha fazladır. Dolayısıyla, eğer bunun daha invaziv alternatifler kadar etkili olduğunu gösterebilirsek, bu terapinin ruh sağlığı üzerinde çok daha büyük bir etki yaratması muhtemeldir.”

Epilepsi gibi bazı durumlarda cihazın sürekli olarak ya da çoğu zaman açık olması gerekebilir, ancak depresyon ve OKB gibi bozukluklar için günde sadece birkaç dakikalık stimülasyondan oluşan bir rejim istenen değişiklikleri sağlamak için yeterli olabilir. hedeflenen nöron ağının işleyişinde.

Sonraki adımlar açısından Robinson, araştırma tarafında “implant ağları oluşturma ve uyarabilen ve kaydedebilen implantlar yaratma fikriyle gerçekten ilgilendiğini, böylece kendi beyin imzalarınıza dayalı uyarlanabilir kişiselleştirilmiş tedaviler sağlayabileceklerini” söyledi. ”

Terapötik gelişim açısından Motif Neurotech, insanlarda uzun vadeli bir klinik deney için FDA onayı alma sürecindedir. Hastalar ve bakıcılar bu denemelerin ne zaman ve nerede başlayacağını öğrenmek için Motif Neurotech web sitesine kaydolabilirler.

Finansman: Çalışma kısmen Robert ve Janice McNair Vakfı, McNair Tıp Enstitüsü, DARPA ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklendi.

Bu nöroteknoloji ve beyin uyarımı araştırma haberi hakkında

Soyut

Minyatür pilsiz epidural kortikal stimülatörler

Minyatürleştirilmiş nöromodülasyon sistemleri güvenliği artırabilir ve biyoelektronik nöromodülasyonun istilacılığını azaltabilir. Ancak implante edilebilir biyoelektronik cihazlar küçüldükçe, uzun süreli çalışmaya yetecek gücün pillerde depolanması zorlaşıyor.

Burada, yalnızca 9 milimetre genişliğinde olan ancak 14,5 voltluk stimülasyon patlamaları iletmek için manyetoelektrik antenleri kullanarak yeterli kablosuz gücü güvenli bir şekilde alabilen, pilsiz bir epidural kortikal stimülatör sunuyoruz; bu, dura boyunca talep üzerine kortikal aktiviteyi uyarmasını sağlar.

Cihaz, harici bir vericiyle çalıştırıldığında dijital olarak programlanabilir stimülasyon çıkışına ve santimetre ölçeğinde hizalama toleranslarına sahiptir.

İnsan hastalarda akut motor korteks aktivasyonunu ve bir domuz modelinde 30 gün boyunca güvenilir kronik motor korteks aktivasyonunu göstererek, bu cihazın gerçek dünyadaki operasyonlar için yeterli güce ve güvenilirliğe sahip olduğunu gösterdik.

Bu platform, hassas nöromodülasyon için basit cerrahi prosedürlerin olasılığını açıyor.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/human-brain-stimulation-neurotech25912/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu