WAND impianto cerebrale innovativo potrebbe migliorare il trattamento del Parkinson

WAND impianto cerebrale innovativo potrebbe migliorare il trattamento del Parkinson

I medici usano la neurostimolazione per trattare varie condizioni, tra cui l’epilessia, gli effetti dell’ictus e persino la depressione.

Questo trattamento prevede l’uso di speciali dispositivi che inviano impulsi elettrici per controllare l’attività del cervello e del sistema nervoso centrale.

Talvolta i medici utilizzano questa tecnica anche per migliorare i sintomi del Parkinson, una condizione neurologica che influisce sull’equilibrio fisico e sulla capacità di spostare o coordinare il movimento degli arti.

Tuttavia, i dispositivi neurostimolatori che sono attualmente disponibili per il trattamento delle condizioni neurologiche non sono in grado sia di stimolare l’attività cerebrale che di registrarla allo stesso tempo.

La ricerca per il nuovo dispositivo WAND

Ora, specialisti dell’Università della California (UC), Berkeley hanno sviluppato un nuovo neurostimolatore sofisticato che sembra in grado di raggiungere questo obiettivo. Potrebbe avere il potenziale per migliorare il trattamento dell’epilessia, della malattia di Parkinson e di altre condizioni.

Il team di ricerca ha chiamato questo dispositivo “WAND”, che sta per “wireless artifact-free neuromodulation device”, ossia “dispositivo di neuromodulazione senza difetti e senza fili”. WAND ha due minuscoli controller esterni, ognuno dei quali controlla 64 elettrodi che si trovano nel cervello.

Questo dispositivo può monitorare l’attività elettrica nel cervello e imparare a identificare i segnali anomali che indicano la presenza di un attacco o tremori. WAND può quindi aiutare a modulare i segnali elettrici nel cervello per prevenire tali eventi e sintomi.

A differenza dei dispositivi esistenti simili, che possono registrare solo l’attività elettrica da un massimo di otto punti nel cervello, WAND può tracciare l’attività da 128 canali diversi.

Il nuovo dispositivo WAND è efficiente in termini di costi e tempo

Nel loro studio, pubblicato dalla rivista Nature Biomedical Engineering, i ricercatori osservano che, in futuro, la WAND potrebbe potenzialmente contribuire a migliorare la vita delle persone che hanno attacchi o convivono con varie condizioni neurologiche.

L’assistente professore Rikky Muller, uno dei ricercatori, spiega:

“Il processo per trovare la giusta terapia per un paziente è estremamente costoso e può richiedere anni. Una significativa riduzione di costi e durata può potenzialmente portare a risultati e accessibilità notevolmente migliorati. Vogliamo consentire al dispositivo di capire qual è il modo migliore per stimolare un determinato paziente a dare i migliori risultati. E puoi farlo solo ascoltando e registrando le firme neurali.”

Muller e il team hanno testato WAND in un modello animale, usando macachi mulatti per mostrare come il dispositivo possa imparare a riconoscere i segnali cerebrali per specifici movimenti del braccio e come possa quindi agire su quegli stessi segnali.

Nei loro recenti esperimenti, i ricercatori hanno insegnato ai macachi con gli impianti WAND a utilizzare un joystick per spostare il cursore sullo schermo in posizioni designate.

Dopo un po’, i dispositivi impiantati impararono a rilevare i segnali neurali che corrispondevano ai movimenti delle mani dei macachi. Una volta identificati questi modelli, furono in grado di inviare segnali elettrici che ritardavano i movimenti della mano.

“Mentre ritardare i tempi di reazione è qualcosa che è stato dimostrato in precedenza, questo è, per quanto ne sappiamo, la prima volta che è stato dimostrato in un sistema a circuito chiuso basato solo su una registrazione neurologica. In futuro, intendiamo incorporare l’apprendimento nella nostra piattaforma a ciclo chiuso per costruire dispositivi intelligenti in grado di capire come trattarli al meglio e rimuovere il medico dal dover intervenire costantemente in questo processo”.

La doppia attività di WAND potrebbe migliorare il trattamento

I ricercatori spiegano che i dispositivi neurostimolatori attualmente disponibili non sono in grado di rilevare i segnali elettrici distintivi nel cervello mentre modulano anche tali segnali.

Questo, si nota, è perché gli impulsi elettrici che il neurostimolatore emette “oscurano” i segnali cerebrali originali, rendendoli quindi praticamente non rilevabili.

Samantha Santacruz, co-autrice dello studio, in precedenza ricercatrice all’Università di Berkeley e ora professore associato presso l’Università del Texas ad Austin, afferma:

“Al fine di fornire terapie basate sulla stimolazione a ciclo chiuso, che è un grande obiettivo per le persone che curano il Parkinson e l’epilessia e una varietà di disturbi neurologici, è molto importante eseguire simultaneamente le registrazioni neurali e la stimolazione, che attualmente non è un singolo dispositivo commerciale”

A differenza di altri neurostimolatori, i dispositivi WAND hanno un design unico con circuiti integrati personalizzati che sono in grado di registrare i segnali elettrici sottili emessi dal cervello, inviando anche impulsi più forti per “correggere” i segnali difettosi.

Grazie a WAND, “poiché possiamo effettivamente stimolare e registrare nella stessa regione del cervello, sappiamo esattamente cosa sta succedendo quando stiamo fornendo una terapia”, osserva Muller.