Три проучвания, представени на 69-та годишна среща на Американското дружество по епилепсия (AES), описват нови устройства и технологии, които биха могли да променят сегашното разбиране на сложните механизми, които подпомагат развитието на пристъпите в мозъка.
Две от трите проучвания разкриват информация за невронните мрежи, които произвеждат и разпространяват изземване, като предоставят информация, която може да помогне за прецизиране и насочване на хирургическите интервенции.
В първото изследване изследователите от университета в Пенсилвания описват редица прозрачни електроди, които могат да уловят изображения с висока разделителна способност на невронната активност в мозъка на живо животно, като едновременно с това събират електрофизиологична информация за невронната функция.
Екипът преди това демонстрира технологията в един графен електрод, прикрепен към лабораторни проби от мозъчна тъкан. Според авторите графенът е идеален материал поради своята гъвкавост, висока електрическа проводимост и възможност за персонализиране на характеристиките на неговата повърхност.
Сега изследователите описват тяхното използване на нови техники за нанофабрикация за конструиране на графенни невронни матрици за запис и стимулиране. Експериментите при живи, анестезирани плъхове показват, че електродите са способни да записват епилептидна активност с високо съотношение сигнал-шум, висока пространствена и времева разделителна способност и без светлинно индуцирани артефакти.
„Тази технология би могла да позволи на изследователите да проучат с безпрецедентна подробност как епилептичните схеми функционират и се променят с течение на времето“, казва авторът Duygu Kuzum, доктор на науките в университета в Пенсилвания.
Второто проучване изследва нови техники за картографиране на невронните мрежи, които пораждат и усилват гърчовата активност, като предоставят информация, която потенциално може да спомогне за увеличаване на успеха на епилепсията. Изследователи от кливландската клиника изследват 15 пациенти с резистентна към лекарства епилепсия, които са подложени на процедура, наречена стереоелектроенцефалография (SEEG), при която електродите се хирургично имплантират в мозъка, за да записват електрическата активност и да изобразяват предполагаеми епилептични мрежи. След това изследователите са използвали fMRI за регистриране на мозъчната активност на пациентите по време на директна електрическа стимулация на мрежите. Централните разклонени точки или възли в мрежата се отстраняват чрез операция или лазерна аблация. Според авторите методът създава силни карти на епилептичните мрежи и улеснява успешните хирургически резултати при 14 от 15-те пациенти.
„Нашето проучване показва, че е възможно да се комбинира директна електрическа стимулация с fMRI при хората“, казва Хорхе Гонзалес-Мартинес, доктор по математика, неврохирург в клиниката Кливланд. „Този метод проправя пътя за проучвания с висока разделителна способност на мозъчната свързаност и може да помогне за прецизиране на лазерната аблативна и други невромодулационни процедури за епилепсия.“
В трето проучване изследователи от Университета в Торонто описват устройство, способно да открива и намалява пристъпите на пристъпи. Устройството с затворен контур има за цел да третира епилепсията чрез кратка електрическа стимулация в ранните или късните етапи на образуване на припадъци, подобно на това как един пейсмейкър може да спре анормалните сърдечни ритми.
Изследователите са разработили алгоритми за откриване на пристъпи за устройството при два модела на епилепсия при плъхове и са програмирали две повторения на устройството – известни като CLS-V1 и CLS-V2 – за предоставяне на краткото електрическо стимулиране преди или след секунди от началото на пристъпите. Те тестваха устройствата на плъхове с гърчове, описани като остри (повтарящи се пристъпи в продължение на 2 часа) или хронични (средно пет пристъпа на ден за няколко дни).
Техните открития разкриват, че устройството CLS-V1, което открива пристъпи от 21 до 53 секунди преди началото на острата и хроничната група, е малко по-точно от устройството CLS-V2, което открива пристъпи от две до четири секунди след началото острите и хроничните групи. Въпреки това, CLS-V1 е много по-ефективен, намалявайки честотата на пристъпите с 81% при плъхове с остра епилепсия и 90% при плъхове с хронична епилепсия. Обратно, CLS-V2 намалява честотата на пристъпите с 58% и 76% при острите и хроничните групи.
„Кратката стимулация с затворен цикъл на ранен етап от формирането на пристъпи е по-ефективна при спиране на развитието на пристъпите, отколкото при стимулиране на по-късен етап, вероятно защото е по-лесно да се наруши нарастването на активността преди да се развие пълен припадък, отколкото да се спре в средата“. казва авторът М. Тарикус Салам, доктор, изследовател в университета в Торонто.
В допълнение към подпомагането на пациенти с епилепсия, подходът с затворен цикъл може да осигури нова терапевтична стратегия за пациенти с невропсихиатрични синдроми, които споделят някои от ненормалните модели на мозъчна активност, проявявани от плъховете с остри и хронични гърчове.
