由加州大學(xué)伯克利分校的工程師開(kāi)發(fā)的一種新的神經(jīng)刺激器可以同時(shí)收聽(tīng)和刺激大腦中的電流，可能為患有癲癇和帕金森癥等疾病的患者提供微調治療。

據研究人員稱(chēng)，這種無(wú)線(xiàn)，無(wú)偽影的神經(jīng)調節裝置（WAND）就像一個(gè)“大腦起搏器”，可以監測其電活動(dòng)，并在發(fā)現異常情況時(shí)提供電刺激。

目前市場(chǎng)上的深部腦刺激器要么在提供電刺激時(shí)停止記錄，要么在應用刺激的大腦的不同部位進(jìn)行記錄，因為來(lái)自大腦的電信號被刺激所傳遞的大脈沖電流所淹沒(méi)，研究人員說(shuō)。他們將這些刺激器的工作比作測量池塘中的小漣漪，在不同的點(diǎn)上產(chǎn)生漣漪的飛濺。

此外，在癲癇發(fā)作或震顫之前的電子簽名可能非常微妙，并且防止它們所需的電刺激的頻率和強度必須是精確的。在設備提供最佳治療之前，醫生可能需要多年的小幅調整。

“為病人找到合適療法的過(guò)程成本極高，可能需要數年時(shí)間。成本和持續時(shí)間的顯著(zhù)降低可能會(huì )大大改善結果和可訪(fǎng)問(wèn)性，”Cortera Neurotechnologies的首席研究員Rikky Muller 和加州大學(xué)伯克利分校電子工程和計算機科學(xué)助理教授說(shuō)?！拔覀兿ＭO備能夠找出刺激特定患者的最佳方法，以獲得最佳結果。而你只能通過(guò)聆聽(tīng)和記錄神經(jīng)簽名來(lái)做到這一點(diǎn)?！?

WAND的定制集成電路設計用于記錄來(lái)自細微腦電波和強電脈沖的全部信號。這種芯片設計允許WAND從電脈沖中減去信號，從而產(chǎn)生來(lái)自腦電波的清晰信號。

“因為我們實(shí)際上可以刺激和記錄在同一個(gè)大腦區域，我們確切地知道當我們提供治療時(shí)發(fā)生了什么，”穆勒在一份聲明中說(shuō)。

WAND既是無(wú)線(xiàn)也是自動(dòng)，這意味著(zhù)一旦它學(xué)會(huì )識別震顫或癲癇發(fā)作的跡象，它就可以自己調整刺激參數以防止不必要的運動(dòng)。而且因為它是閉環(huán)的 - 這意味著(zhù)它可以同時(shí)激發(fā)和記錄 - 它可以實(shí)時(shí)調整這些參數。

與其他閉環(huán)系統中的8個(gè)通道相比，WAND可記錄128個(gè)通道或大腦中128個(gè)點(diǎn)的電活動(dòng)。為了演示該設備，該團隊使用WAND來(lái)識別和延遲恒河猴的特定手臂運動(dòng)。該裝置在今天出現在Nature Biomedical Engineering中的研究中有所描述  。

研究團隊構建了一個(gè)具有無(wú)線(xiàn)和閉環(huán)計算功能的平臺設備，可以編程用于各種研究和臨床應用。在實(shí)驗中，受試者被教導使用操縱桿將光標移動(dòng)到特定位置。在訓練期之后，WAND裝置能夠檢測當受試者準備進(jìn)行運動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的神經(jīng)信號，然后傳遞延遲運動(dòng)的電刺激。

“雖然延遲反應時(shí)間已經(jīng)證明了，但據我們所知，這是第一次在僅基于神經(jīng)記錄的閉環(huán)系統中證明，”穆勒說(shuō)?！霸谖磥?lái)，我們的目標是將學(xué)習融入我們的閉環(huán)平臺，以構建能夠找到最佳治療方法的智能設備，并讓醫生不必經(jīng)常干預這一過(guò)程?！?

Cortera Neurotechnologies已就此項工作中使用的集成電路提交了專(zhuān)利申請。

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