Epilepsia: Neuroingineria în epilepsie. În ciuda inovațiilor substanțiale în terapia medicamentoasă anticonvulsivantă din ultimii 15 ani, proporția pacienților cu epilepsie necontrolată nu s-a schimbat, evidențiind necesitatea unor noi tratamente.
Epilepsia: Stimularea electrică a creierului
- Domeniul relativ tânăr al neuroingineriei folosește tehnologia inginerească pentru a investiga și trata bolile neurologice.
- Epilepsia este una dintre țintele sale principale, împreună cu tulburările de mișcare, accidentul vascular cerebral, tulburările afective, traumatismele craniene și paralizia.
- Folosind proprietățile electrochimice ale neuronilor ca bază, neuroinginerii caută să monitorizeze și să moduleze funcția anormală a creierului folosind metode non-medicamentoase.
Există două abordări principale ale cercetării în neuroinginerie în epilepsie:
Epilepsia: Neuroingineria în epilepsie
1. monitorizează și interpretează activitatea cerebrală epileptică pe mai multe scale, în rețelele cerebrale, pentru a înțelege modul în care crizele și epilepsia sunt generate de-a lungul timpului
2. folosind o gamă creativă de abordări pentru a modela și a manipula proprietățile rețelele cerebrale – previne evenimentele clinice (crizele)
Scopul final este de a combina aceste abordări în dispozitive „în buclă închisă”, care alimentează semnalele creierului pentru a controla intervențiile, care opresc crizele.
Aplicarea neuroingineriei la epilepsie:
Epilepsia: Neuroingineria în epilepsie
Pilonul terapiei pentru epilepsie este tratamentul profilactic cu medicamente anti-convulsivante pentru a preveni apariția crizelor. Aceste medicamente funcționează printr-o varietate de mecanisme, acționând adesea pentru a suprima canalele ionice individuale sau în grupuri.
- Deși mai multe medicamente noi au apărut pe piață în ultimii 10 ani decât în orice altă perioadă din istorie, contribuția lor principală a fost ameliorarea efectelor secundare ale medicamentelor, mai degrabă decât să facă mai mulți oameni să nu mai aibă crize.
- Proporția persoanelor cu epilepsie din întreaga lume ale căror convulsii nu pot fi controlate prin terapie medicală a rămas neschimbată în acest timp, la aproximativ o treime.
Problema clinică centrală în epilepsie este că o rețea de neuroni din creier devine anormal de excitabilă și sincronizată. Monitorizarea și localizarea descărcării electrice rezultate – semnătura fiziologică a crizelor – formează baza înregistrării pasive în electroencefalografie (EEG).
Îmbunătățirea predicției crizelor:
Epilepsia: Neuroingineria în epilepsie
Acum este disponibil un cadru statistic pentru a evalua eficacitatea predicției. O metodă populară se concentrează pe extragerea mai multor caracteristici cantitative din semnalul EEG.
În această abordare, metode de inginerie împrumutate din industrie (de exemplu, algoritmi, care controlează motoarele de căutare web, detectarea fraudei cu cardul de credit sau recunoașterea modelelor în liniile de asamblare) pot fi folosite pentru a analiza EEG într-un mod automat.
- Aceste sisteme folosesc în mod obișnuit un „clasificator”, cum ar fi o structură de calcul (de exemplu, cel mai apropiat vecin sau clustering fuzzy), o rețea neuronală sau un algoritm de învățare automată, care poate încerca să maximizeze predictibilitatea crizelor prin compararea rețelelor.
- O altă metodă este utilizarea wavelet-urilor pentru a identifica și detecta formele de undă specifice pacientului, care se dovedesc a fi importante pentru generarea crizelor.
Având în vedere eterogenitatea cauzelor epilepsiei, mulți investigatori consideră că este probabil ca metodele de detectare și predicție a convulsiilor să fie îmbunătățite, dacă sunt reglate pentru fiecare pacient în parte.
De asemenea, este posibil ca, pe măsură ce dinamica rețelei și datele de înaltă frecvență sunt înțelese în continuare, să fie descoperite noi metode de predicție a crizelor.
Foto: unsplash.com