Новая сверхмалая катушка обеспечивает точную стимуляцию мозга
Исследовательская группа под руководством профессора Ким Со-хи из Департамента робототехники и механической электроники DGIST разработала технологию, которая позволяет проводить точную стимуляцию мозга с помощью катушки, достаточно маленькой для имплантации в тело. Ожидается, что она будет использоваться в качестве электронного лекарства для неврологических расстройств мозга, требующих длительного лечения, благодаря своей способности значительно повышать безопасность и эффективность с меньшим количеством побочных эффектов по сравнению с существующими технологиями.
Исследование опубликовано в журнале Brain Stimulation .
Технологии стимуляции мозга используются для лечения болезни Паркинсона и для помощи в реабилитации после инсульта. В настоящее время наиболее распространенный метод стимуляции мозга заключается в пропускании небольшого электрического тока через мозг.
Этот метод требует введения электродов непосредственно в мозг, что может привести к повреждению мозговой ткани, а в долгосрочной перспективе — вызвать воспаление вокруг электродов, что снизит эффект стимуляции.
Другие методы бесконтактной стимуляции мозга используют магнитные поля, такие как транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС), которая в настоящее время применяется в клинической практике для лечения депрессии.
ТМС подразумевает размещение большого магнита размером от 10 до 20 см над головой для создания сильного магнитного поля, которое стимулирует клетки мозга . Однако, поскольку этот метод стимулирует всю голову, точность низкая, и могут возникнуть побочные эффекты, такие как головные боли и головокружение.
Для устранения этих ограничений исследовательская группа профессора Ким Со Хи предложила новую технологию стимуляции мозга. Группа разработала метод, позволяющий стимулировать определенные области мозга путем размещения сверхмаленькой катушки (3,5 мм), размером примерно с половину ногтя мизинца, на поверхности мозга.
Такой подход устраняет необходимость в крупногабаритном устройстве, которое требуется при традиционной ТМС, и сводит к минимуму риск повреждения мозговой ткани за счет подавления тепловыделения ниже определенного уровня.
Магнитное поле, создаваемое катушкой, составляет приблизительно 500 миллитесла (мТл), что примерно в 10 раз сильнее магнитного поля Земли, которое составляет приблизительно 50 микротесла (мкТл). Для справки, магнитное поле Земли достаточно сильное, чтобы переместить стрелку компаса, а магнитное поле от этой катушки сильнее, но все еще находится в безопасном диапазоне.
Это слабое магнитное поле позволяет проводить эффективную стимуляцию, одновременно повышая безопасность. Метод продемонстрировал как эффективность, так и точность стимуляции — достижение, которое превосходит существующие методы магнитной стимуляции, которые не позволяют проводить точную стимуляцию.
Ожидается, что технология, разработанная в этом исследовании, будет использоваться для лечения различных неврологических заболеваний и нейрореабилитации. В частности, поскольку она обеспечивает точную стимуляцию определенных участков мозга без проникновения в мозговую ткань, ее можно использовать в различных областях, таких как реабилитация после инсульта и облегчение симптомов двигательных расстройств, таких как болезнь Паркинсона.
Ожидается также, что она превратится в тип электронной медицины для самостоятельного лечения, открыв эру, когда люди смогут легко получать лечение стимуляцией мозга дома, без необходимости посещать больницу.
«Мы показали, что точная стимуляция мозга возможна без повреждения мозговой ткани в локальных областях с использованием катушек размером в миллиметр, что позволит преодолеть недостатки лечения ТМС, такие как необходимость регулярных посещений больницы и калибровки для каждой настройки катушки и параметров стимуляции», — сказал профессор Ким.