Новый алгоритм может помочь в создании устройств для глубокой стимуляции мозга следующего поколения - PSORDOC

Новый алгоритм может помочь в создании устройств для глубокой стимуляции мозга следующего поколения

Доставляя небольшие электрические импульсы непосредственно в мозг, глубокая стимуляция мозга (DBS) может ослабить тремор, связанный с болезнью Паркинсона, или помочь облегчить хроническую боль. Этот метод хорошо работает для многих пациентов, но исследователи хотели бы создать устройства DBS, которые были бы немного умнее, добавив возможность ощущать активность в мозгу и соответствующим образом адаптировать стимуляцию.

Теперь новый алгоритм, разработанный биоинженерами из Университета Брауна, может стать важным шагом на пути к такой адаптивной DBS. Алгоритм устраняет ключевое препятствие, которое мешает системам DBS воспринимать сигналы мозга , одновременно обеспечивая стимуляцию .

«Мы знаем, что в головном мозге есть электрические сигналы, связанные с болезненными состояниями, и мы хотели бы иметь возможность записывать эти сигналы и использовать их для автоматической настройки нейромодуляционной терапии», — сказал Дэвид Бортон, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Brown и автор-корреспондент исследования, описывающего алгоритм. «Проблема в том, что стимуляция создает электрические артефакты, которые искажают сигналы, которые мы пытаемся записать. Поэтому мы разработали средства идентификации и удаления этих артефактов, поэтому все, что осталось, — это сигнал интереса от мозга».

Исследование опубликовано в журнале Cell Reports Methods . Работой руководила доктор философии Николь Провенза. кандидат, работающий в лаборатории Бортона в Брауне, и Эван Дастин-ван Рейн, доктор философии. студент Миннесотского университета, который работал над проектом во время учебы в Брауновском университете под руководством Бортона и Мэтью Харрисонов, доцента прикладной математики. Лаборатория Бортона является филиалом Института мозговых исследований Брауна Карни.

Системы DBS обычно состоят из электрода, имплантированного в мозг, который подключен к устройству, похожему на кардиостимулятор, имплантированному в грудную клетку. Электрические импульсы доставляются с постоянной частотой, которую устанавливает врач. Частоту стимуляции можно регулировать по мере изменения болезненного состояния, но это должен делать врач вручную. Если бы устройства могли определять биомаркеры болезни и реагировать автоматически, это могло бы привести к более эффективной DBS-терапии с потенциально меньшим количеством побочных эффектов.

Исследователи говорят, что существует несколько факторов, которые затрудняют одновременное восприятие и стимуляцию. Во-первых, частотная характеристика артефакта стимуляции может иногда перекрываться с характеристикой сигнала мозга, который исследователи хотят обнаружить. Таким образом, простое вырезание полос частот для устранения артефактов также может удалить важные сигналы. Чтобы устранить артефакт и оставить другие данные нетронутыми, необходимо определить точную форму волны артефакта, что представляет собой еще одну проблему. Имплантированные датчики мозга обычно рассчитаны на минимальную мощность, поэтому скорость, с которой датчики собирают электрические сигналы, обеспечивает данные с довольно низким разрешением. Точная идентификация формы волны артефакта с данными с таким низким разрешением является сложной задачей.

Чтобы обойти эту проблему, исследователи придумали способ превратить данные с низким разрешением в изображение формы волны с высоким разрешением. Несмотря на то, что датчики не собирают данные с высоким разрешением, они собирают много данных с течением времени. Используя некоторые хитрые математические методы, команда Брауна нашла способ объединить биты данных в изображение с высоким разрешением формы волны артефакта.

(1729 публикаций на сайте)

(Пока оценок нет)
Загрузка...
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Содержание

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Adblock
detector