Sperimentale "Brain Pacemaker" allevia Sequestri nei ratti

Maggio 8, 2016 Admin Salute 0 4
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DURHAM, NC - i ricercatori della Duke University Medical Center hanno scoperto un modo promettente nuovo per alleviare le crisi epilettiche, stimolando un nervo facciale che si estende nel cervello, interrompendo il ciclo di attività di sequestro. I loro esperimenti nei ratti coinvolti anche testare il concetto di "pace-maker cerebrale", che potrebbe essere ridotto ad un piccolo dispositivo che potrebbe rilevare il potenziale attività di sequestro e stimolare il nervo per prevenire crisi epilettiche negli esseri umani.

I loro risultati, riportati nel numero Nov.1 del Journal of Neuroscience, offrono la speranza di notevolmente migliorato controllo delle crisi per il 10 per cento al 50 per cento dei malati di epilessia la cui malattia è resistente ai farmaci antiepilettici o interventi chirurgici.

Nel documento, professore associato di neurobiologia Miguel Nicolelis e colleghi Erika Fanselow e rapporto Ashlan Reid che stimolare uno dei due nervi trigemino in ratti trattati con un farmaco-crisi producono potrebbero ridurre i sequestri fino al 78 per cento. La stimolazione di entrambi i nervi trigemino, che trasportano informazioni sensoriali da entrambi i lati della mandibola nel cervello, rivelata ancora più efficace.




"E 'noto da tempo che stimola elettricamente i nervi cranici, come il nervo vago può avere effetti potenti nella corteccia", ha detto Nicolelis. "E si sapeva che questi effetti sono desincronizzazione neuroni che sparano insieme in sincronia - il più alto livello di tale sincronia essere un sequestro.

"Tale stimolazione del nervo vago è dimostrato alquanto utile in sequestri di arresto, e infatti ora è utilizzato in pazienti", ha detto Nicolelis. "Tuttavia, poiché il nervo vago è così potente, controllando cuore, polmoni e altre funzioni autonome, tale stimolazione è relativamente rischioso, forse interrompere la funzione del cuore, per esempio." Secondo Nicolelis, i potenti effetti di stimolazione del nervo vago anche fatto sì che un solo nervo vago, quello che non pregiudica il cuore, potrebbe essere stimolata nel tentativo di ridurre le crisi epilettiche.

Così, Nicolelis ei suoi colleghi motivato che il nervo cranico trigemino - che sembrava più benigna perché innerva solo il viso - potrebbe rivelarsi un percorso più efficace per prevenire crisi epilettiche.

Gli scienziati hanno testato la loro teoria trattando ratti con un farmaco-sequestro di produzione e il tentativo di ridurre o eliminare tali sequestri attraverso la stimolazione del nervo trigemino.

"Abbiamo scoperto che tale stimolazione convulsioni chiaramente sollevato, che è stata una grande sorpresa, perché nessuno aveva pensato, anche se la conoscenza di base che stimolano i nervi cranici colpiti al cervello è stato disponibile per 50 anni", ha detto Nicolelis.

Scoperta degli scienziati presta supporto alla teoria che la stimolazione del nervo riduce sequestri attivando un non-specifico "arousal" meccanismo nel cervello. Tale non specificità implica che ogni nervo raggiunge nelle regioni cerebrali appropriate può essere stimolato per disturbare la sincronia.

Gli scienziati hanno anche scoperto che potevano stimolare entrambi i nervi trigemino con una riduzione ancora maggiore crisi attuale e tuttavia raggiungere minore. La possibilità di utilizzare tensioni più basse riduce la possibilità di danni ai nervi o dolore da stimolazione del nervo, ha detto Nicolelis.

"Quando abbiamo scoperto che tale stimolazione nervo trigemino ebbe un tale successo, abbiamo creduto che avremmo potuto realizzare la prevenzione delle crisi ancora più efficace, così come ridurre il rischio di danni ai nervi, stimolando solo quando un sequestro apparso imminente", ha detto Nicolelis. Al contrario, ha detto, corrente di stimolazione del nervo vago nell'uomo è manuale, sia su un ciclo intermittente fisso, o da parte del paziente che sta avendo un sequestro o sensazione di un venire su.

Così, i neurobiologi, lavorando con Duke ingegneri biomedici, sviluppato e testato un sistema in ratti che monitorare le onde cerebrali attraverso elettrodi cerebrali e attivare automaticamente la stimolazione del nervo trigemino solo quando apparvero i modelli rivelatori marcatura un sequestro.

Il sistema di sequestro relativi dimostrato quasi 40 volte più efficace nel ridurre il sequestro al secondo di stimolo che è la stimolazione periodica non connessi con l'attività di sequestro, gli scienziati hanno detto.

"Questi risultati ci portano a credere che si possa sviluppare un sistema che funzionerebbe come l'equivalente del cervello di un pacemaker per prevenire crisi epilettiche in realtà", ha detto Nicolelis. "Potrebbe monitorare continuamente onde cerebrali, utilizzando elettrodi EEG non invasivi sul cuoio capelluto della persona, al fine di rilevare il noto firma patologica di convulsioni da pochi secondi ad un minuto prima di iniziare. Poi, il sistema potrebbe stimolare la nervi trigemino per prevenire gli attacchi. "

Tecnologia Microchip potrebbe consentire l'individuazione EEG e circuiti modello-analisi per essere ridotti a una dimensione molto piccola, ha detto Nicolelis, e lui ei suoi colleghi di ingegneria biomedica sono ora in via di sviluppo quali microcircuiti. Inoltre, ha detto, tale analisi del modello potrebbe essere altamente sofisticato, utilizzando diversi metodi, o algoritmi, per il riconoscimento pre-sequestro di onde cerebrali e "voto" se un attacco era imminente. L'uso di tali metodi più potrebbe aumentare la precisione del rilevamento di attività pre-crisi, ha detto Nicolelis.

"Abbiamo dimostrato per la prima volta il concetto di rilevamento sequestro senza sorveglianza e sistemi di terapia di sequestro negli animali svegli," ha detto. "E il livello di riduzione delle crisi che abbiamo raggiunto è superiore a quello che la FDA ha ritenuto giustificabile per l'impianto nervo vago che è già in uso clinico. Pertanto, riteniamo che la prima applicazione clinica di questa tecnica potrebbe essere possibile in circa cinque anni. "

Oltre a sviluppare le "neurochips" per una tale pace-maker cerebrale, Nicolelis ei suoi colleghi esploreranno anche la capacità di stimolazione del nervo trigemino per ridurre o prevenire una vasta gamma di attacchi epilettici. Il lavoro degli scienziati è stato sostenuto dalla Fondazione Klingenstein.

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