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由加州大學(xué)伯克利分校的工程師開(kāi)發(fā)的一種新的神經(jīng)刺激器可以同時(shí)收聽(tīng)和刺激大腦中的電流，可能為患有癲癇和帕金森癥等疾病的患者提供微調(diào)治療。

據(jù)研究人員稱，這種無(wú)線，無(wú)偽影的神經(jīng)調(diào)節(jié)裝置（WAND）就像一個(gè)“大腦起搏器”，可以監(jiān)測(cè)其電活動(dòng)，并在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)提供電刺激。

目前市場(chǎng)上的深部腦刺激器要么在提供電刺激時(shí)停止記錄，要么在應(yīng)用刺激的大腦的不同部位進(jìn)行記錄，因?yàn)閬?lái)自大腦的電信號(hào)被刺激所傳遞的大脈沖電流所淹沒(méi)，研究人員說(shuō)。他們將這些刺激器的工作比作測(cè)量池塘中的小漣漪，在不同的點(diǎn)上產(chǎn)生漣漪的飛濺。

此外，在癲癇發(fā)作或震顫之前的電子簽名可能非常微妙，并且防止它們所需的電刺激的頻率和強(qiáng)度必須是精確的。在設(shè)備提供最佳治療之前，醫(yī)生可能需要多年的小幅調(diào)整。

“為病人找到合適療法的過(guò)程成本極高，可能需要數(shù)年時(shí)間。成本和持續(xù)時(shí)間的顯著降低可能會(huì)大大改善結(jié)果和可訪問(wèn)性，”Cortera Neurotechnologies的首席研究員Rikky Muller 和加州大學(xué)伯克利分校電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授說(shuō)。“我們希望設(shè)備能夠找出刺激特定患者的最佳方法，以獲得最佳結(jié)果。而你只能通過(guò)聆聽(tīng)和記錄神經(jīng)簽名來(lái)做到這一點(diǎn)。”

WAND的定制集成電路設(shè)計(jì)用于記錄來(lái)自細(xì)微腦電波和強(qiáng)電脈沖的全部信號(hào)。這種芯片設(shè)計(jì)允許WAND從電脈沖中減去信號(hào)，從而產(chǎn)生來(lái)自腦電波的清晰信號(hào)。

“因?yàn)槲覀儗?shí)際上可以刺激和記錄在同一個(gè)大腦區(qū)域，我們確切地知道當(dāng)我們提供治療時(shí)發(fā)生了什么，”穆勒在一份聲明中說(shuō)。

WAND既是無(wú)線也是自動(dòng)，這意味著一旦它學(xué)會(huì)識(shí)別震顫或癲癇發(fā)作的跡象，它就可以自己調(diào)整刺激參數(shù)以防止不必要的運(yùn)動(dòng)。而且因?yàn)樗情]環(huán)的 - 這意味著它可以同時(shí)激發(fā)和記錄 - 它可以實(shí)時(shí)調(diào)整這些參數(shù)。

與其他閉環(huán)系統(tǒng)中的8個(gè)通道相比，WAND可記錄128個(gè)通道或大腦中128個(gè)點(diǎn)的電活動(dòng)。為了演示該設(shè)備，該團(tuán)隊(duì)使用WAND來(lái)識(shí)別和延遲恒河猴的特定手臂運(yùn)動(dòng)。該裝置在今天出現(xiàn)在Nature Biomedical Engineering中的研究中有所描述  。

研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)具有無(wú)線和閉環(huán)計(jì)算功能的平臺(tái)設(shè)備，可以編程用于各種研究和臨床應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中，受試者被教導(dǎo)使用操縱桿將光標(biāo)移動(dòng)到特定位置。在訓(xùn)練期之后，WAND裝置能夠檢測(cè)當(dāng)受試者準(zhǔn)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的神經(jīng)信號(hào)，然后傳遞延遲運(yùn)動(dòng)的電刺激。

“雖然延遲反應(yīng)時(shí)間已經(jīng)證明了，但據(jù)我們所知，這是第一次在僅基于神經(jīng)記錄的閉環(huán)系統(tǒng)中證明，”穆勒說(shuō)。“在未來(lái)，我們的目標(biāo)是將學(xué)習(xí)融入我們的閉環(huán)平臺(tái)，以構(gòu)建能夠找到最佳治療方法的智能設(shè)備，并讓醫(yī)生不必經(jīng)常干預(yù)這一過(guò)程?！?

Cortera Neurotechnologies已就此項(xiàng)工作中使用的集成電路提交了專利申請(qǐng)。

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