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由加州大學伯克利分校的工程師開發(fā)的一種新的神經(jīng)刺激器可以同時收聽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(diào)治療。

據(jù)研究人員稱，這種無線，無偽影的神經(jīng)調(diào)節(jié)裝置（WAND）就像一個“大腦起搏器”，可以監(jiān)測其電活動，并在發(fā)現(xiàn)異常情況時提供電刺激。

目前市場上的深部腦刺激器要么在提供電刺激時停止記錄，要么在應(yīng)用刺激的大腦的不同部位進行記錄，因為來自大腦的電信號被刺激所傳遞的大脈沖電流所淹沒，研究人員說。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(shè)備提供最佳治療之前，醫(yī)生可能需要多年的小幅調(diào)整。

“為病人找到合適療法的過程成本極高，可能需要數(shù)年時間。成本和持續(xù)時間的顯著降低可能會大大改善結(jié)果和可訪問性，”Cortera Neurotechnologies的首席研究員Rikky Muller 和加州大學伯克利分校電子工程和計算機科學助理教授說。“我們希望設(shè)備能夠找出刺激特定患者的最佳方法，以獲得最佳結(jié)果。而你只能通過聆聽和記錄神經(jīng)簽名來做到這一點?！?

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

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

WAND既是無線也是自動，這意味著一旦它學會識別震顫或癲癇發(fā)作的跡象，它就可以自己調(diào)整刺激參數(shù)以防止不必要的運動。而且因為它是閉環(huán)的 - 這意味著它可以同時激發(fā)和記錄 - 它可以實時調(diào)整這些參數(shù)。

與其他閉環(huán)系統(tǒng)中的8個通道相比，WAND可記錄128個通道或大腦中128個點的電活動。為了演示該設(shè)備，該團隊使用WAND來識別和延遲恒河猴的特定手臂運動。該裝置在今天出現(xiàn)在Nature Biomedical Engineering中的研究中有所描述  。

研究團隊構(gòu)建了一個具有無線和閉環(huán)計算功能的平臺設(shè)備，可以編程用于各種研究和臨床應(yīng)用。在實驗中，受試者被教導使用操縱桿將光標移動到特定位置。在訓練期之后，WAND裝置能夠檢測當受試者準備進行運動時產(chǎn)生的神經(jīng)信號，然后傳遞延遲運動的電刺激。

“雖然延遲反應(yīng)時間已經(jīng)證明了，但據(jù)我們所知，這是第一次在僅基于神經(jīng)記錄的閉環(huán)系統(tǒng)中證明，”穆勒說?！霸谖磥?，我們的目標是將學習融入我們的閉環(huán)平臺，以構(gòu)建能夠找到最佳治療方法的智能設(shè)備，并讓醫(yī)生不必經(jīng)常干預(yù)這一過程?！?

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

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