Одним из решений является подача короткого электрического импульса в мозг, чтобы подавить приступ, как только он начнет разражаться. Но мозговые имплантаты, предназначенные для этого, столкнулись с серьезной проблемой: слишком много ложных срабатываний, вызывающих ненужное лечение. Чтобы решить эту проблему, биомедицинские инженеры Джона Хопкинса разработали новое программное обеспечение для обнаружения приступов, которое при раннем тестировании значительно сокращает количество ненужных импульсов тока, которые мог бы получать пациент с эпилепсией.

Шридеви В. Сарма, доцент кафедры биомедицинской инженерии, возглавляет усилия по совершенствованию противоэпилептической технологии, которая посылает небольшое количество тока в мозг для контроля судорог.

"Эти устройства используют алгоритмы - серию математических шагов - чтобы определить, когда следует назначать лечение", - сказал Сарма. "Они очень хороши в определении того, когда приступ вот-вот случится, но они также дают множество ложноположительных результатов, иногда сотни за один день. Если вы слишком часто вводите электрический ток в мозг, мы не знаем, какими могут быть последствия для здоровья. Кроме того, слишком много ложных срабатываний может сократить срок службы батареи, питающей устройство, которую необходимо заменить хирургическим путем ".

Ее новое программное обеспечение было протестировано на записях мозговой активности в режиме реального времени, собранных у четырех пациентов с лекарственно-устойчивой эпилепсией, у которых случались приступы во время наблюдения. В исследовании, опубликованном недавно в журнале Epilepsy & Behavior, команда Sarma сообщила, что ее система дала превосходные результаты, включая безупречное обнаружение реальных приступов и на 80 процентов меньшее количество сигналов тревоги, когда приступ не происходил. Хотя тестирование не проводилось на пациентах в клинических условиях, результаты были многообещающими.

"Мы добиваемся большого прогресса в разработке программного обеспечения, достаточно чувствительного, чтобы обнаруживать надвигающиеся судороги, не вызывая большого количества ложных тревог", - сказал Сарма. Ведется дальнейшая доработка с использованием записей мозга более чем 100 пациентов с эпилепсией в больнице Джона Хопкинса, где к исследованию присоединились несколько врачей-эпилептологов. Сарма сказала, что в течение двух-четырех лет она надеется внедрить свою систему в мозговой имплантат, который можно будет протестировать на людях с лекарственно-устойчивой эпилепсией.

"Растет интерес к применению реагирующей, или замкнутой, терапии для лечения эпилептических припадков", - сказал Грегори К. Берджи, доктор медицинских наук, профессор неврологии и директор Центра эпилепсии Джона Хопкинса. "Устройства для этого были протестированы на людях, но для того, чтобы эта терапия была полезной для пациента с эпилепсией, требуется раннее выявление аномальной активности мозга, которая может привести к припадку. Обнаружение должно происходить в течение нескольких секунд после начала приступа, прежде чем приступ распространится и вызовет симптомы, приводящие к отключению, такие как изменение сознания ".

Он добавил: "Разработка методов обнаружения, которые могут обеспечить это раннее обнаружение и в то же время не быть вызваны активностью мозга, которая не перерастет в клинический припадок, была настоящей проблемой. Группа доктора Сармы понимает, насколько это важно. Применение их алгоритмов обнаружения дало многообещающие предварительные результаты, которые требуют дальнейшего изучения новых приступов у большего числа пациентов ".

Пытаясь решить проблему ложных тревог о судорогах, Сарма опиралась на свое образование в области электротехники, в частности, на дисциплину, называемую теорией управления. "Мы решили начать с происхождения сигнала в мозге", - сказала она.

Команда Сармы сравнила электрические данные мозга пациентов с эпилепсией до, во время и после приступов. Исследователи рассмотрели, как эта активность менялась с течением времени, особенно когда начинался приступ. "Мы хотели выяснить, когда будет оптимальное время для начала лечения, чтобы остановить приступ", - сказала она. Члены команды "обучили" свою систему распознавать этот момент, не вызывая ложных срабатываний.

В идеале Сарма хотела бы когда-нибудь увидеть свое программное обеспечение встроенным в микрочип, который постоянно проверял бы электрическую активность в мозге и запускал электростимуляцию всякий раз, когда приступ только начинает формироваться. Устройство будет работать как замкнутая система, напоминающая термостат, который поддерживает температуру в помещении на постоянном, комфортном уровне.

Интерес Сармы к расстройствам мозга развился у нее относительно поздно в период обучения. Она получила степень бакалавра в Корнельском университете по электротехнике, затем магистерскую и докторскую степени в Массачусетском технологическом институте, как по электротехнике, так и по информатике. Однако во время учебы в докторантуре она изучала второстепенную неврологию. Для класса она провела тематическое исследование своей тети, у которой в возрасте 29 лет развилась болезнь Паркинсона, и у нее были проблемы с лечением с помощью лекарств. Наблюдение за состоянием ее тети было эмоционально истощающим опытом, сказала Сарма, и она задалась вопросом, может ли что-нибудь в ее собственном обучении помочь. "Я действительно хотела понять нейробиологическую схему этого заболевания", - сказала она.

Это привело Сарму к тому, что он узнал больше о глубокой стимуляции мозга, использовании электрических импульсов для лечения таких заболеваний мозга, как болезнь Паркинсона и эпилепсия. Она получила докторскую степень в отделе мозга и когнитивных наук Массачусетского технологического института и стала научным сотрудником в области неврологии, связанным с Массачусетской больницей общего профиля и Гарвардской медицинской школой.

Источник: Университет Джона Хопкинса