درمان اختلالات روانی با دستگاه تحریک‌کننده کوچک مغزی

مهندسان دانشگاه رایس یک تحریک‌کننده کوچک مغزی قابل کاشت را توسعه داده‌اند که می‌تواند برای درمان اختلالات روانی و عصبی مقاوم به دارو مفید باشد.

به گزارش تکناک، این دستگاه، که DOT نامیده می‌شود، از طریق فناوری انتقال قدرت مغناطیسی-الکتریکی و بدون نیاز به باتری، قابل شارژ است.

به لطف فناوری پیشگام انتقال نیروی مغناطیسی الکتریکی، دستگاهی به اندازه نخود که در آزمایشگاه جیکوب رابینسون با همکاری موسسه Motif Neurotech و پزشکانی به نام دکتر سمیر شت و دکتر سانیل شت ساخته شده است، می‌تواند به صورت بی‌سیم از طریق یک فرستنده خارجی تغذیه شود و برای تحریک مغز از طریق دورا که غشای محافظ متصل به پایین جمجمه است، استفاده شود.

این دستگاه که به عنوان درمان مغز قابل برنامه‌ریزی دیجیتال (DOT) شناخته می‌شود، می‌تواند با ارائه یک جایگزین درمانی که استقلال و دسترسی بیشتری را نسبت به درمان‌های مبتنی بر تحریک عصبی فعلی ارائه می‌دهد، درمان افسردگی مقاوم به دارو و سایر اختلالات روان‌پزشکی یا عصبی را متحول کند. این روش نسبت به سایر رابط‌های مغز و کامپیوتر (BCI) کمتر تهاجمی است.

پیشرفت‌های تکنولوژیکی و یافته‌های پژوهشی

رابینسون گفت: در این مقاله، ما نشان می‌دهیم که دستگاه ما که به اندازه یک نخود است، می‌تواند قشر حرکتی را فعال کند تا در نتیجه بیمار دست خود را حرکت دهد. در آینده می‌توانیم ایمپلنت را در بالای سایر قسمت‌های مغز مانند قشر پیشانی مغز قرار دهیم، جایی که انتظار داریم عملکرد اجرایی را در افراد مبتلا به افسردگی یا سایر اختلالات بهبود بخشد.

فناوری‌های قابل کاشت موجود برای تحریک مغز توسط باتری‌های نسبتاً بزرگی تغذیه می‌شوند که باید زیر پوست در جای دیگری از بدن قرار گیرند و از طریق سیم‌های بلند به دستگاه تحریک کننده متصل شوند. چنین محدودیت‌هایی در طراحی نیاز به جراحی بیشتری دارد و فرد را در معرض بار بیشتری از کاشت سخت‌افزار، خطرات شکستگی یا خرابی سیم و نیاز به جراحی‌های جایگزین باتری در آینده قرار می‌دهد.

جاشوا وودز، نویسنده اصلی این مطالعه که در Science Advances منتشر شده است، توضیح داد: ما با تغذیه بی‌سیم دستگاه با استفاده از یک فرستنده خارجی، نیاز به باتری را از بین بردیم. آماندا سینگر هم نویسنده اصلی این مطالعه است.

این فناوری بر ماده‌ای متکی است که میدان‌های مغناطیسی را به پالس‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. این فرآیند تبدیل در مقیاس‌های کوچک بسیار کارآمد است و تحمل ناهماهنگی خوبی دارد، به این معنی که برای فعال‌سازی و کنترل نیازی به مانور پیچیده یا دقیق ندارد. این دستگاه دارای عرض 9 میلی‌متر است و می‌تواند 14.5 ولت تحریک را ارائه دهد.

رابینسون گفت: ایمپلنت ما تمام انرژی خود را از طریق این اثر مغناطیسی دریافت می‌کند.

شرکت Motif  که رابینسون مدیرعامل آن است، یکی از چندین شرکت نوروتکنولوژی است که در حال بررسی پتانسیل BCIs برای ایجاد انقلابی در درمان اختلالات عصبی است.

رابینسون گفت: تحریک عصبی، کلیدی برای توانمندسازی درمان‌ها در فضای سلامت روان است؛ جایی که عوارض جانبی دارو و فقدان اثربخشی، بسیاری از افراد را بدون گزینه‌های درمانی کافی رها می‌کند

تست‌های بالینی و دستورالعمل‌های آینده

محققان این دستگاه را به‌طور موقت روی یک بیمار انسانی آزمایش کردند و از آن برای تحریک قشر حرکتی که بخشی از مغز است که مسئول حرکت است، و ایجاد پاسخ حرکت دست استفاده کردند. سپس آنها نشان دادند که دستگاه به مدت 30 روز در خوک‌ها به‌طور پایدار با مغز ارتباط برقرار می‌کند.

وودز گفت: این کار قبلاً انجام نشده بود زیرا کیفیت و قدرت سیگنال مورد نیاز برای تحریک مغز از طریق سخت شامه قبلاً با انتقال انرژی بی‌سیم برای ایمپلنت‌های کوچک غیرممکن بود.

رابینسون تصور می‌کند که این فناوری به راحتی در خانه استفاده می‌شود. پزشک درمان را تجویز می‌کند و دستورالعمل‌هایی را برای استفاده از دستگاه ارائه می‌کند، اما بیماران کنترل کاملی بر نحوه انجام درمان خواهند داشت.

رابینسون گفت: در خانه، بیمار کلاه خود را به سر می‌گذارد و با ایمپلنت ارتباط برقرار می‌کند، تلفن یا ساعت هوشمند خود را فشار می‌دهد و سپس تحریک الکتریکی آن ایمپلنت شبکه عصبی را در مغز فعال می‌کند.

کاشت به یک روش کم تهاجمی 30 دقیقه‌ای نیاز دارد که دستگاه را در استخوان روی مغز قرار می‌دهد. هم ایمپلنت و هم برش عملاً نامرئی خواهند بود و بیمار همان روز به خانه می‌رود.

شت می‌گوید: ضربان‌ساز بخش بسیار معمولی از مراقبت‌های قلبی است. در اختلالات عصبی و روانپزشکی، معادل آن تحریک عمیق مغز (DBS) است که ترسناک و تهاجمی به نظر می‌رسد. DBS در واقع یک روش کاملاً ایمن است، اما باز هم یک نوع جراحی مغز است و همین مسئله خطر درک آن را در سطح بسیار پایینی برای تعداد افرادی که مایل به پذیرش آن هستند و ممکن است از آن سود ببرند، قرار می‌دهد. اینجاست که فناوری‌هایی مانند این وارد می‌شوند. یک روش کوچک 30 دقیقه‌ای که کمی بیشتر از جراحی پوست است که در یک مرکز جراحی سرپایی انجام می‌شود، بسیار بیشتر از DBS قابل تحمل است. بنابراین اگر بتوانیم نشان دهیم که این روش تقریباً به اندازه جایگزین‌های تهاجمی‌تر مؤثر است، این درمان احتمالاً تأثیر بسیار بیشتری بر سلامت روان خواهد داشت.

برای برخی از بیماری‌ها مانند صرع، ممکن است دستگاه به‌طور دائم یا بیشتر اوقات روشن باشد، اما برای اختلالاتی مانند افسردگی و  OCD، فقط چند دقیقه تحریک در روز می‌تواند برای ایجاد تغییرات مورد نظر در عملکرد شبکه عصبی هدفمند، کافی باشد.

رابینسون در رابطه با گام‌های بعدی گفت که در بخش تحقیقاتی، او واقعاً به ایده ایجاد شبکه‌های ایمپلنت‌ها و ایجاد ایمپلنت‌هایی که می‌توانند تحریک و ضبط کنند، علاقه‌مند است تا بتوانند درمان‌های شخصی‌سازی‌شده را بر اساس مغز شما ارائه دهند. از نقطه نظر توسعه درمانی، شرکت Motif Neurotech در حال جستجوی تایید FDA برای یک آزمایش بالینی طولانی مدت در انسان‌ها است. بیماران و کادر درمان می‌توانند در وب سایت Motif Neurotech ثبت نام کنند تا از زمان و مکان شروع این آزمایش‌ها مطلع شوند.