Nowy poziom neurostymulacji mózgu pozwoli nam na szybszą naukę i leczenie Parkinsona

Głęboka stymulacja mózgu (DBP - deep brain stimulation) to metoda od dawna stosowana przy leczeniu takich schorzeń, jak np. choroba Parkinsona. W dużym skrócie polega ona na wszczepieniu elektrod stymulujących do głęboko położonych części mózgu, gdzie przy pomocy generowanych impulsów elektrycznych modyfikują one ośrodki nerwowe odpowiedzialne za rozwój tej choroby.

Pierwszy zabieg DBP na chorym na Parkinsona przeprowadzono w 1993 r. we Francji. Dziś jest to dość powszechnie stosowana praktyka, dzięki której na całym świecie ok. 130 tys. osób cierpiących na Parkinsona może funkcjonować w miarę normalnie dzięki wszczepionym stymulatorom mózgu. Sprawa ma się bardzo podobnie, jeśli chodzi o neurostymulację chorych cierpiących na epilepsję.

Wysyłane przez nie impulsy elektryczne są bowiem lekko… przypadkowe. No, przynajmniej na początku, zanim lekarzowi prowadzący pacjenta z wszczepionym rozrusznikiem mózgu uda się dostroić urządzenie dostatecznie dobrze. O idealnym dostrojeniu nie ma jednak mowy. Aktywność naszego mózgu to rzecz bardzo zmienna, której nie da się zsynchronizować z urządzeniem zaprogramowanym na sztywno.

Naukowcy z Uniwersytetu w Berkeley twierdzą, że rozwiązali ten problem. Ich nowy stymulator o nazwie WAND (ang. wireless artifact-free neuromodulation device) potrafi samodzielnie analizować aktywność mózgową swojego użytkownika i automatycznie się do niej dostrajać. Taka autonomiczność pozwoli na bardziej skuteczną formę terapii oraz, jeśli urządzenie trafi do masowej produkcji, sprawi że koszt tego typu leczenia znacznie spadnie.

Oprócz autonomiczności, WAND może pochwalić się o wiele bardziej precyzyjnym sposobem monitorowania funkcji mózgowych. Używane obecnie neurostymulatory monitorują aktywność mózgu maksymalnie na 8 kanałach. Do tego z dodatkowym ograniczeniem wynikającym z ich konstrukcji - podczas monitoringu aktywności mózgowej nie mogą one aktywnie go stymulować. WAND może robić te dwie rzeczy jednocześnie, dzięki czemu aktywność wywołana elektryczną stymulacją jest uwzględniana w pomiarach. No i WAND potrafi monitorować jednocześnie aktywność w 128 obszarach mózgu.

Taka konstrukcja umożliwia wprowadzanie błyskawicznych poprawek do algorytmu maszynowego uczenia się, odpowiedzialnego za elektryczną, automatyczną stymulację mózgu pacjenta. Badania prowadzone jak na razie na makakach dały bardzo obiecujące rezultaty. Nie zdziwiłbym się, gdyby testy na ludziach tego nowego wynalazku rozpoczęły się jeszcze w tym roku. Tematem neurostymulacji interesuje się bowiem wielu naukowców.

Amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności od dawna interesuje się najciekawszymi projektami związanymi z neurostymulacją. Wojskowi mają bowiem kilka ciekawych pomysłów na jej zastosowanie.

Zaczynając od wspomagania terapii leczenia zespołu stresu pourazowego, na który bardzo często cierpią żołnierze powracający z misji, aż po bardziej futurystyczne pomysły, takie jak wspomaganie aktywności umysłowej żołnierzy podczas walki, czy stymulatory stworzone z myślą o szybszym przyswajaniu wiedzy lub wybranych umiejętności.

Tak, eksperci z DARPA wierzą, że dostatecznie dokładna stymulacja wybranych obszarów naszego mózgu może pomóc ludziom w nauce nowych umiejętności. Projekt ten nazywa się Targeted Neuroplasticity Training (TNT) i w jego ramach finansowane są m.in badania prowadzone na Uniwersytecie Johna Hopkinsa, w których naukowcy skupiają się na opracowaniu skutecznej metody na szybsze przyswajanie języków obcych. Przy pomocy elektrycznej neurostymulacji oczywiście.

Na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie z kolei prowadzone są badania dotyczące wpływu elektrycznej stymulacji mózgu na szeroko pojętą percepcję, funkcje poznawcze i nawigację przestrzenną. Co ciekawe, badania te prowadzone są na ludzkich ochotnikach z amerykańskiej armii.

Jak na razie jednak DARPA nie pochwaliła się żadnym przełomem, jeśli chodzi o sponsorowane przez nią badania nad. neurostymulacją. Nie wiemy też, czy taka dodatkowa stymulacja prądem nie wywołuje niepożądanych skutków ubocznych w mózgu. Dlatego też w 2016 r. neuronaukowcy wystosowali już jeden apel do wszystkich entuzjastów eksperymentowania na własną rękę, w którym przestrzegają przed samodzielnym rażeniem się prądem. Musimy jeszcze trochę dopracować tę technologię. WAND to krok w dobrym kierunku.