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エンジニアたちは、人間の患者で実証された最小の埋め込み型脳刺激装置を開発しました。
先駆的な磁電電力伝送技術のおかげで、この豆大のデバイスは外部送信機を介してワイヤレスで電力を供給され、硬膜（頭蓋骨の底に取り付けられた保護膜）を通して脳を刺激するために使用できます。
デジタルでプログラム可能なオーバーブレイン セラピューティック (DOT) として知られる脳刺激装置は、次のような治療に革命をもたらす可能性があります。 薬剤耐性うつ病 現在の神経刺激ベースの治療法よりも患者の自律性とアクセスしやすさを提供し、他のブレイン コンピューター インターフェイス (BCI) よりも侵襲性の低い代替治療法を提供することで、その他の精神疾患や神経疾患を改善します。
「この論文では、エンドウ豆ほどの大きさの私たちの装置が運動皮質を活性化し、その結果、患者が手を動かすことができることを示しました」とライス大学の電気工学およびコンピュータ工学および生物工学の教授であるジェイコブ・ロビンソンは述べています。 「将来的には、前頭前皮質などの脳の他の部分の上にインプラントを配置することができ、そこで実行機能が改善されることが期待されます。」 うつ病の人 または他の障害。」
脳を刺激するための既存の埋め込み型技術は、比較的大きなバッテリーによって電力を供給されており、体の他の場所の皮下に配置し、長いワイヤーを介して刺激装置に接続する必要があります。
このような設計上の制限により、より多くの手術が必要となり、ハードウェアの埋め込みによる大きな負担、ワイヤの断線や故障のリスク、将来のバッテリー交換手術の必要性が個人に課せられます。
「私たちは次のようにしてバッテリーの必要性を排除しました。 ワイヤレスで 外部送信機を使用してデバイスに電力を供給します」と、ロビンソン研究室の電気工学大学院生であり、2006年に出版された研究の筆頭著者であるジョシュア・ウッズは言います。 科学の進歩。
ライスの応用物理学プログラムの元大学院生で、現在は Motif Neurotech に在籍しているアマンダ シンガーも筆頭著者です。
脳刺激装置技術は、磁場を電気パルスに変換する材料に依存しています。 この変換プロセスは小規模では非常に効率的で、位置ずれに対する耐性が良好です。つまり、起動して制御するために複雑または微細な操作を必要としません。 このデバイスの幅は 9 ミリメートルで、14.5 ボルトの刺激を供給できます。
「私たちのインプラントは、すべてのエネルギーをこの磁気電気効果を通じて得ています」と、このデバイスの市場投入に取り組む新興企業 Motif の創設者兼 CEO であるロビンソン氏は言います。 「電力伝送の物理的性質により、このような条件下では他のワイヤレス電力伝送技術よりもはるかに効率的になります。」
Motif は、神経障害の治療に革命をもたらす BCI の可能性を調査している数社のニューロテクノロジー企業のうちの 1 つです。
「神経刺激 薬の副作用や効果の欠如により、多くの人が適切な治療選択肢を持たないメンタルヘルス分野で治療を可能にする鍵となります」とロビンソン氏は言う。
研究者らは、脳刺激装置を人間の患者で一時的にテストし、それを使用して運動皮質（運動を司る脳の部分）を刺激し、手の動きの反応を生成した。 次に彼らは、このデバイスがブタの脳と30日間安定して接続できることを示した。
「硬膜を介して脳を刺激するために必要な信号の品質と強度は、これほど小さなインプラントのワイヤレス電力伝送では以前は不可能だったため、これはこれまで行われていませんでした」とウッズ氏は言います。
ロビンソン氏は、このテクノロジーが自宅で快適に使用されることを想像しています。 医師は治療を処方し、デバイスの使用に関するガイドラインを提供しますが、治療の実施方法については患者が完全に制御することになります。
「家に帰ると、患者は帽子かウェアラブルをかぶって電力を供給し、インプラントと通信し、iPhone またはスマートウォッチで「ゴー」を押すと、インプラントからの電気刺激が脳内のニューロンネットワークを活性化します」とロビンソン氏は言う。と言う。
移植には、脳の上の骨に装置を設置する、侵襲性を最小限に抑えた 30 分間の手順が必要です。 インプラントも切開部もほとんど目立たなくなり、患者はその日のうちに帰宅できます。
「あることについて考えるとき、 ペースメーカーそれは心臓ケアの非常に日常的な部分です」とベイラー医科大学の教授兼研究副委員長のサミール・シェス氏は言います。
「神経疾患や精神疾患の場合、これに相当するのが脳深部刺激療法 (DBS) であり、恐ろしく侵襲的だと思われます。 DBS は実際には非常に安全な手術ですが、脳の手術であることに変わりはなく、そのリスクが認識されているため、喜んで受け入れ、恩恵を受ける人の数は非常に低い上限に設定されています。
「ここでこのような技術が登場します。外来手術センターで行われる皮膚手術にすぎない 30 分の簡単な手術は、DBS よりも許容される可能性がはるかに高いです。 したがって、より侵襲的な代替療法と同等の効果があることを証明できれば、この療法は精神的健康にさらに大きな影響を与える可能性があります。」
一部の条件については、 てんかん たとえば、デバイスは常時またはほとんどの時間オンにしておく必要があるかもしれませんが、うつ病や OCD などの疾患の場合、1 日にわずか数分の刺激を与えるだけで、機能に望ましい変化をもたらすのに十分である可能性があります。ターゲットを絞ったニューロンネットワーク。
次のステップに関して、ロビンソン氏は研究面で「インプラントのネットワークを構築し、刺激して記録できるインプラントを作成して、自分の脳のサインに基づいて適応的に個別化した治療を提供できるようにするというアイデアに非常に興味を持っている」と述べた。 」
治療法開発の観点から、Motif Neurotech はヒトでの長期臨床試験について FDA の承認を求めているところです。 患者と介護者は、 モチーフニューロテックのウェブサイト これらの試練がいつ、どこで始まるのかを知るためです。
この研究は、ロバート＆ジャニス・マクネア財団、マクネア医学研究所、DARPA、および国立科学財団によって部分的に支援されました。
ソース： ライス大学
オリジナルの研究 DOI: 10.1126/sciadv.adn0858
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#豆粒大の脳インプラントはうつ病などを治療できる可能性がある
2024-04-15 14:47:04