Нейростимуляція: як технології змінюють лікування хвороб мозку

Технології, які безпосередньо взаємодіють з нервовою системою, вже десятиліттями є частиною медицини. Кохлеарні імплантати, глибока стимуляція мозку та стимуляція спинного мозку давно перестали бути експериментальними методами. Це добре відомі клінічні інструменти, які покращили життя мільйонів людей у всьому світі.

Ці технології швидко розвиваються. Досягнення в електроніці, матеріалознавстві та обробці даних дозволяють дослідникам знаходити нові застосування, стимулювати з більшою точністю та створювати системи, які динамічно реагують на тіло, а не працюють безперервно.

Нейросенсорика та нейростимуляція спрямовані на зчитування та вплив на електричні сигнали, які керують рухами, відчуттями та функціями нашого організму. Коли їх поєднують в одній системі, вони формують так звану замкнену нейромодуляцію. Це пристрої, які можуть відчувати нервову активність та коригувати стимуляцію в режимі реального часу.

Нервова система працює, передаючи електричні сигнали між мозком, спинним мозком та нервами. Технології замкненої нейромодуляції розроблені для взаємодії з цими сигналами. Нейростимуляція передбачає надсилання ретельно контрольованих електричних імпульсів у конкретні частини нервової системи для відновлення або регулювання функцій.

«Усі функції тіла контролюються мозком, спинним мозком та нервами», — каже доцент Мохіт Шівдасані, голова майбутнього Австралазійського симпозіуму з біоелектроніки, нейросенсорики та нейромодуляції, який відбудеться в Університеті Нового Південного Уельсу з 16 по 18 лютого. «На жаль, іноді ці нерви або мозок не надсилають правильне повідомлення, або є хвороба чи травма, яка впливає на певну функцію. Десятиліття досліджень та реальні пристрої, які вже використовуються, показали, що якщо ви надсилаєте інформацію до цих нервів у формі штучного вхідного сигналу, ви можете або відновити функцію в конкретних ділянках тіла, або лікувати основні стани, які на них впливають».

Нейросенсорика, навпаки, зосереджується на записі сигналів від нервової системи. Ці сигнали можуть розкривати інформацію про рух, біль, запалення або навіть наміри мовлення. Разом сенсорика та стимуляція формують основу сучасної замкненої нейромодуляції.

Нейрони спілкуються за допомогою крихітних електричних імпульсів. Пристрої замкненого циклу використовують вбудовані електроди для виявлення цих сигналів, а також подають електричні струми для впливу на них, зазвичай через ті самі електроди. Точність є критичною: глибока стимуляція мозку, наприклад, спрямована на ділянки шириною лише кілька міліметрів, розташовані на кілька сантиметрів під поверхнею мозку.

Багато нейротехнологій вже добре відомі. Кохлеарні імплантати, які стимулюють слуховий нерв, дозволяють людям з глибокою глухотою сприймати звук. Інші застосування включають глибоку стимуляцію мозку при хворобі Паркінсона, стимуляцію спинного мозку при хронічному нейропатичному болю та стимуляцію блукаючого нерва при епілепсії та запальних станах.

Для людей з хворобою Паркінсона глибока стимуляція мозку може миттєво та різко зменшити тремор, скутість та заморожування рухів. Однак важливо розуміти, що нейростимуляція не відновлює пошкодження всередині тіла, а просто допомагає пацієнтам краще справлятися з наслідками.

«Це ніколи не є ліком від основного стану, але може повернути значну якість життя для більшості реципієнтів імплантатів», — каже доцент Шівдасані з Школи біомедичної інженерії Університету Нового Південного Уельсу.