پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو (UCSF) نوعی ضربانساز مغزی هوشمند توسعه دادهاند که به صورت لحظهای با الگوی راه رفتن بیمار سازگار میشود و میتواند یکی از ناتوانکنندهترین و دشوارترین علائم بیماری پارکینسون را برطرف کند.
به گزارش سرویس علمی تکناک، بیش از ۱۰ میلیون نفر در سراسر جهان با بیماری پارکینسون زندگی میکنند. تحریک عمقی مغز (DBS) تاکنون توانسته است علائمی مانند لرزش، سفتی عضلات و کندی حرکات را کاهش دهد، اما تأثیر آن بر بهبود راه رفتن محدود بوده است.
پژوهشگران معتقد هستند علت این موضوع، ماهیت بسیار پویای راه رفتن است. مغز، نخاع و عضلات باید در هر لحظه هماهنگی دقیقی با یکدیگر داشته باشند و از آنجا که الگوی گام برداشتن افراد به طور مداوم تغییر میکند، الگوی تحریک ثابت در سیستمهای مرسوم DBS نمیتواند این تغییرات سریع را دنبال نماید.
اکنون پژوهشگران سامانهای شخصیسازیشده با نام تحریک عمقی مغز تطبیقی (aDBS) توسعه دادهاند که عملکردی مشابه ضربانساز قلب دارد. این سامانه، ریتم راه رفتن بیمار را به صورت لحظهای تشخیص میدهد و با شناسایی سیگنالهای عصبی مرتبط با مراحل مختلف گام برداشتن، از جمله حرکت پای چپ یا راست، شدت تحریک مغز را در کسری از ثانیه تنظیم میکند.
«دوریس دی. وانگ»، جراح مغز و اعصاب دانشگاه UCSF، درباره نتایج اولیه این ضربانساز مغزی هوشمند گفت: «نتایج اولیه بسیار امیدوارکننده هستند.»
آزمایشهای انجامشده در محیط آزمایشگاه نشان دادند که سامانه aDBS تقارن گامها را بهبود میدهد و نوسانات الگوی راه رفتن را کاهش میدهد. همچنین شرکتکنندگان اعلام کردند که هنگام استفاده روزمره از این سامانه، تعداد زمین خوردنهای آنها کمتر شده، در حالی که کنترل کلی علائم پارکینسون نیز حفظ شده است.
وانگ تصریح کرد: «شاید مهمترین تأیید این فناوری از سوی خود بیماران باشد. پس از آنکه شرکتکنندگان هر دو روش درمانی را به صورت ناشناس در خانه تجربه کردند، افرادی که در مطالعه باقی ماندند، استفاده از سامانه تطبیقی را انتخاب کردند و حتی بیش از یک سال پس از پایان کارآزمایی نیز به استفاده از آن ادامه دادند.»
یکی از یافتههای مهم این مطالعه، تفاوت قابل توجه محل و نوع سیگنالهای عصبی میان بیماران بود. اگرچه بسیاری از بیماران تغییراتی در بازههای فرکانسی مشابه نشان دادند، اما بهترین سیگنالها و محل ثبت آنها برای هر فرد متفاوت بود.
وانگ توضیح داد: «در برخی بیماران، مفیدترین سیگنالها از قشر مغز به دست آمدند، در حالی که در برخی دیگر، این سیگنالها از گرههای قاعدهای مغز ثبت شدند. این موضوع نشان میدهد که احتمالاً هیچ نشانگر عصبی واحدی برای همه بیماران مناسب نیست و درمانهای آینده باید بر اساس ویژگیهای عصبی منحصربهفرد هر فرد شخصیسازی شوند.»
این مطالعه تنها روی پنج بیمار انجام شد. بنابراین پژوهشگران تأکید کردهاند که برای بررسی عملکرد این الگوریتمها در بیماران بیشتر، مراحل مختلف بیماری پارکینسون و انواع اختلالات راه رفتن، به مطالعات گستردهتری نیاز است.
وانگ گفت: «هدف نهایی ما توسعه سامانههایی است که بتوانند با تغییر علائم و نیازهای بیماران، درمان را به طور مداوم و خودکار شخصیسازی کنند.»
نسخه فعلی این ضربانساز مغزی هوشمند از الکترودهای پژوهشی اضافی و دستگاهی تخصصی استفاده میکند که هنوز بخشی از تجهیزات استاندارد درمان DBS نیستند.
به گفته پژوهشگران، نسخههای آینده باید بتوانند همین عملکرد را با استفاده از تجهیزات تجاری موجود و سیگنالهایی که از الکترودهای استاندارد قابل ثبت هستند، ارائه دهند.
همچنین شناسایی نشانگرهای عصبی اختصاصی هر بیمار در این مطالعه از طریق آزمایشهای دقیق بالینی انجام شد. وانگ تأکید کرد که برای استفاده گسترده از این فناوری، دستگاهها باید بتوانند با حداقل دخالت پزشک، بهطور خودکار نشانگرهای عصبی هر فرد را شناسایی و تنظیم کنند.
مرحله بعدی این پژوهش، تبدیل این دستاورد به فناوریهایی است که استفاده از آنها در مراکز درمانی آسانتر باشد. این هدف شامل شناسایی نشانگرهای مرتبط با راه رفتن بدون نیاز به الکترودهای اضافی، توسعه روشهای خودکار برای کشف این نشانگرها و انجام مطالعات چندمرکزی بزرگتر بهمنظور ارزیابی ایمنی، اثربخشی و مزایای بلندمدت این فناوری خواهد بود.
با وجود این، پژوهشگران معتقد هستند کاربرد این ضربانساز مغزی هوشمند تنها به بهبود راه رفتن محدود نمیشود. وانگ بیان کرد: «بیماری پارکینسون بر خواب، شناخت، خلقوخو و بسیاری از عملکردهای حرکتی دیگر نیز تأثیر میگذارد. از نظر تئوری، میتوان سامانههای تحریک تطبیقی را به گونهای طراحی کرد که نشانگرهای عصبی مرتبط با این وضعیتها را تشخیص دهند و تنها در زمان نیاز، درمان را اعمال کنند.»
پژوهشگران در پایان تأکید کردند که این فناوری میتواند زمینهساز نسل جدیدی از سامانههای هوشمند تعدیل فعالیت عصبی باشد؛ سامانههایی که با دریافت بازخورد لحظهای از سیستم عصبی، خود را با وضعیت در حال تغییر مغز بیمار تطبیق میدهند. چنین رویکردی اکنون برای درمان بیماریهایی مانند اختلال وسواس فکری-عملی، افسردگی، صرع، درد مزمن و سایر اختلالات عصبی و روانپزشکی نیز در دست بررسی است.
