Jurutera telah mereka bentuk 'otak tanpa wayar perentak jantung' yang boleh mengesan dan mencegah gegaran atau sawan pada pesakit yang mengalami gangguan saraf
Menurut Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) gangguan saraf menjejaskan lebih daripada satu bilion orang di seluruh dunia dan ia menyebabkan lebih daripada 6 juta kematian setiap tahun. Gangguan ini termasuk epilepsi, Penyakit Alzheimer, strok otak atau kecederaan dan Penyakit Parkinson. Kesan penyakit ini terdapat di kedua-dua negara maju dan membangun dan banyak kali rawatan tidak tersedia kerana kekurangan sistem kesihatan yang betul, kakitangan terlatih atau faktor lain. Penduduk global semakin tua dan menurut WHO, dalam tempoh 30-40 tahun akan datang lebih separuh daripada populasi akan berusia lebih 65 tahun. Adalah penting untuk memahami bahawa gangguan neurologi akan menjadi beban kesihatan yang besar dalam masa terdekat
'perentak jantung' untuk otak
Jurutera dari University of California Berkeley USA telah merekabentuk neurostimulator baru yang boleh mendengar ('rakam') dan juga merangsang ('menyampaikan') arus elektrik secara serentak di dalam otak. Peranti sedemikian boleh menyediakan rawatan diperibadikan yang sempurna untuk pesakit yang mengalami gangguan saraf terutamanya penyakit Parkinson dan epilepsi. Peranti ini diciptakan WAND (peranti neuromodulasi tanpa artifak tanpa wayar), dan ia juga boleh dipanggil sebagai 'perentak jantung otak' serupa dengan hati perentak jantung – peranti kecil yang dikendalikan oleh bateri yang dapat mengesan apabila jantung berdegup tidak teratur dan kemudian menyampaikan isyarat kepada jantung untuk mencapai rentak yang betul yang diingini. Begitu juga otak perentak jantung mampu memantau aktiviti elektrik otak secara wayarles dan autonomi dan apabila ia telah belajar mengenal pasti tanda atau ciri gegaran atau penyitaan di otak, peranti boleh melaraskan sendiri parameter rangsangan dengan menyampaikan rangsangan elektrik yang 'betul' apabila sesuatu tidak teratur. Ia adalah sistem gelung tertutup yang boleh merakam serta merangsang bersama dan mampu melaraskan parameter berbeza dalam masa nyata. WAND mampu merakam aktiviti elektrik dalam otak melalui lebih daripada 125 saluran dalam sistem gelung tertutup. Untuk demonstrasi praktikal, penyelidik menunjukkan bahawa WAND dapat mengenali dan mengambil langkah yang sesuai untuk berjaya melambatkan pergerakan lengan yang sangat spesifik dalam monyet primata (rhesus macaques).
Cabaran dengan peranti sebelumnya
Salah satu cabaran utama dalam mencari terapi yang sesuai untuk pesakit yang mempunyai keadaan neurologi adalah tempoh yang panjang untuk pertama kali mencari prosedur dan kemudian kos yang tinggi yang terlibat. Mana-mana peranti sedemikian boleh menghalang gegaran atau sawan dengan berkesan pada pesakit. Walau bagaimanapun, tandatangan elektrik yang datang sebelum sawan sebenar atau gegaran adalah sangat halus. Selain itu, kekerapan dan kekuatan rangsangan elektrik yang dikehendaki yang mempunyai keupayaan untuk mencegah gegaran atau sawan ini juga sangat sensitif. Itulah sebab mengapa pelarasan kecil untuk pesakit tertentu biasanya mengambil masa bertahun-tahun sebelum mana-mana peranti sedemikian dapat memberikan rawatan yang optimum. Jika cabaran ini dipenuhi dengan secukupnya, mungkin terdapat peningkatan yang pasti dalam hasil dan kebolehcapaian.
Dalam satu kajian baru yang diterbitkan di Malaysia Kejuruteraan Bioperubatan Alam, penyelidik mahu peranti itu memberikan hasil yang terbaik untuk pesakit dengan memberikan rangsangan yang optimum. Ini boleh dicapai hanya dengan mendengar serta merekodkan corak atau tandatangan saraf. Tetapi, merakam dan merangsang isyarat elektrik adalah sangat mencabar kerana denyutan besar yang dihantar melalui rangsangan boleh mengatasi isyarat elektrik di dalam otak. Isu dengan perangsang otak dalam semasa ialah mereka tidak dapat 'merekod' dan pada masa yang sama 'menyampaikan' rangsangan ke kawasan otak yang sama. Aspek ini adalah yang paling penting untuk mana-mana terapi gelung tertutup dan tiada peranti sedemikian tersedia secara komersial atau sebaliknya.
Di sinilah keistimewaan WAND muncul dalam gambar. Penyelidik mereka bentuk litar tersuai WAND yang boleh 'merakam' isyarat lengkap daripada kedua-dua gelombang otak halus serta daripada denyutan elektrik yang lebih kuat. Penolakan isyarat daripada denyutan elektrik menghasilkan isyarat yang lebih jelas daripada gelombang otak yang tidak dapat dilakukan oleh peranti sedia ada. Oleh itu, rangsangan dan rakaman serentak di kawasan otak yang sama menyampaikan kepada kita kejadian yang tepat yang boleh digunakan untuk mereka bentuk terapi yang ideal. WAND membenarkan pengaturcaraan semula untuk digunakan dalam aplikasi yang berbeza. Dalam percubaan langsung ke atas monyet, peranti WAND mahir dalam mengesan tanda tangan saraf dan kemudiannya dapat menyampaikan rangsangan elektrik yang diingini. Buat pertama kalinya, sistem gelung tertutup telah ditunjukkan untuk melaksanakan kedua-dua tugas ini bersama-sama.
***
{Anda boleh membaca kertas penyelidikan asal dengan mengklik pautan DOI yang diberikan di bawah dalam senarai sumber yang dipetik}
Sumber (s)
Zhou A et al 2018. Peranti neuromodulasi 128 saluran tanpa wayar dan tanpa artifak untuk rangsangan gelung tertutup dan rakaman dalam primat bukan manusia. Kejuruteraan Bioperubatan Alam.
https://doi.org/10.1038/s41551-018-0323-x
