Операцію під назвою "глибока стимуляція мозку" (Deep-brain stimulation, DBS), під час якої в мозок пацієнта вживляють спеціальний імплантат, який надсилає електричні імпульси до окремих його ділянок, вже тривалий час використовують для лікування рухових розладів. Останнім часом її застосовують і як експериментальну терапію при лікуванні нейропсихічних захворювань, таких як депресія, синдром Туретта, обсесивно-компульсивний розлад та навіть хвороба Альцгеймера. Проте, незважаючи на чимало даних, які підтверджують ефективність такої терапії, досі немає чіткого розуміння способу, яким електричні імпульси від імплантатів впливають на нейронні зв’язки всередині мозку.
Новий DBS-імплантат при здійсненні електричної стимуляції водночас реєструє електрохімічну реакцію на неї мозку
Тепер зв’явився прототип такого імплантату, який зможе пролити на це світло. Його презентували 10 листопада на щорічній зустрічі Американської спілки неврологів у Сан-Дієго (Каліфорнія). Пристрій під назвою Harmoni є першим DBS-імплантатом, який при здійсненні електричної стимуляції водночас реєструє хімічну та електричну реакцію на неї мозку. За словами Кемерона Макінтайра, медика-біоінженера з Західного резервного університету Кейза у Клівленді (Огайо), «вперше в історії такі дані стануть доступними у людей».
Дослідники сподіваються, що пристрій успішно ідентифікуватиме електричні та хімічні сигнали в людському мозку, які корелюють в часі з наявністю та важкістю симптомів (зокрема, тремору при хворобі Паркінсона). Ця інформація розкриє, яким чином DBS-імплантат здійснює свій позитивний терапевтичний вплив на мозок та чому він інколи не спрацьовує, - стверджує Кендал Лі, нейрохірург з клініки Мейо в Рочестері (Міннесота), який очолює проект.
Принцип дії Harmoni ґрунтується на доповненні вже існуючих технологій реєстрації електричних сигналів хімічними сенсорами, які спершу розробили для дослідницького використання у тварин. За допомогою методу, який називається швидкоскануючою циклічною вольтамперометрією, пристрій подає змінну напругу до локалізованих ділянок мозку. Це тимчасово «витягає» електрони з нейротрансмітерів – біологічно активних речовин, які передають електричні імпульси між нервовими клітинами, - та зумовлює виникнення мікрострумів, чию силу вимірюють сенсори. Кожен нейротрансмітер є носієм особливого електрохімічного сигналу, за допомогою якого можна встановити його концентрацію кожних 10 мілісекунд.
Команда Кендала Лі протестувала Harmoni у щурів та свиней і вже невдовзі випробує його у людей. За допомогою функціональної магнітно-резонансної томографії медики спершу визначають, які ділянки мозку відгукуються на імпульси імплантату. Згодом під час операції до них під’єднують сенсори, які вимірюють концентрацію нейротрансмітерів. Попередні дослідження у тварин продемонстрували, що пристрій успішно вимірює концентрацію нейромедіатора дофаміну у хвостатому ядрі, який виділяється у відповідь на стимуляцію субталамічного ядра. Саме порушення нормальної передачі нервових сигналів при зниженні виробництва дофаміну називають основною причиною хвороби Паркінсона, а цей механізм є основним способом її лікування за допомогою DBS-технології.
Медики стверджують, що пройде час перш ніж Harmoni імплантують в мозок людини. Інженери працюють над тим, як його зробити меншим, а записуючі електроди – надійнішими. Кінцевою метою команди Кендала Лі є перетворити Harmoni в замкнений контур, під час якого інформація від сенсорів самостійно визначатиме параметри – силу та тривалість – електростимуляції від імплантату, який, таким чином, постійно підтримуватиме мозок в стані оптимальної активності.
14.11.2013