Как работает глубокая электростимуляция мозга?
Глубокая электростимуляция мозга применяется, когда медикаментозная терапия перестает обеспечивать клинический эффект. Электроды устанавливают в базальные ганглии – область, где у пациентов с болезнью Паркинсона фиксируется патологическая активность, в частности избыточный бета-ритм или тета-ритм. Эти сигналы служат ключевыми электрофизиологическими маркерами двигательных нарушений, включая скованность и тремор. Электростимуляция снижает синхронность активности нейронов в базальных ганглиях, ослабляя выраженность бета-ритма и связанных симптомов.
У этого метода есть побочные эффекты, наиболее распространенные из которых – нарушения речи, поскольку речевой центр взаимодействует с базальными ганглиями. Кроме того, со временем электрод окружает соединительная ткань, что меняет реакцию нейронов на ток, а длительная стимуляция приводит к накоплению повреждений окружающей нервной ткани.
К тому же стандартный подход требует ручной настройки: в первые дни врач подбирает параметры воздействия и затем оставляет их неизменными до корректировки при следующей очной встрече.
Что предлагают ученые
Имплантируемый электрод в состоянии не только стимулировать мозг, но и регистрировать электрическую активность нейронов, так что можно настраивать стимуляцию в зависимости от ситуации в режиме реального времени.
"Алгоритм при этом может быть достаточно примитивен: вижу избыточную бета-активность X – доставляю стандартную стимуляцию Y. Но можно написать довольно изощренный алгоритм, в том числе с использованием искусственного интеллекта, только до сих пор не существовало унифицированной среды, в которой конкурирующие алгоритмы можно было бы испытывать и сравнивать", – комментирует одна из исследовательниц Екатерина Кузьмина.
Адаптивные алгоритмы могут дообучаться подавлению избыточного бета-ритма в процессе функционирования и подбирать различные режимы, например при ходьбе и в положении сидя, во сне и при бодрствовании. В теории можно регулировать наличие или отсутствие воздействия, его силу, частоту и частично направление. Модель способна учитывать не только сигналы мозга, но и внешние источники, например данные с браслета, регистрирующего тремор.
"Мы сделали программную среду, в которой можно испытывать такие алгоритмы – неважно, с искусственным интеллектом или более простые. Система включает модель, которая имитирует, как нейроны отзываются на стимуляцию, какая активность наблюдается в мозге и где именно она локализована и даже то, как нейроны со временем меняют свое поведение, – нейропластичность", – поясняет руководитель исследования Дмитрий Дылов.
В последующем, как предполагается, двунаправленные нейроинтерфейсы, то есть такие, которые одновременно считывают сигналы мозга и управляют нейростимуляцией, смогут помочь и пациентам с болезнью Альцгеймера, с обсессивно-компульсивными расстройствами, другими заболеваниями.
Как проявляется болезнь Паркинсона?
Болезнь Паркинсона – это заболевание, при котором части мозга повреждаются в течение многих лет. Некоторые симптомы заметны со стороны, другие происходят невидимо для окружающих, например измененное самочувствие после приема пищи.
Наиболее очевидными признаками болезни являются прогрессирующая дрожь, скованность и трудности с ходьбой, равновесием и координацией. Это происходит потому, что болезнь Паркинсона вызывает потерю нервных клеток в той части мозга, которая отвечает за управление движением.
Также существует ряд проблем с кишечником. По данным Европейского фонда болезни Паркинсона (EPDA), они включают в себя быстрое чувство сытости во время еды, аномальный дискомфорт от вздутия живота, тошноту, рвоту, потерю веса и недоедание.
Часто у пациентов встречается гастропарез – длительное состояние, при котором желудок не может опорожниться нормальным образом. Исследования утверждают, что риск получить это заболевание будет снижен, если человек сделает выбор в сторону здорового образа жизни.
