درمان بیماری صرع با استفاده از تحریک الکتریکی عملکردی (تحریک غیرتهاجمی عمقی مغز)
محور پژوهش
تجهیزات و ملزومات پزشکی
پژوهشکده/دانشکده
مهندسی برق و کامپیوتر
حوزه پژوهش
مهندسی عصبی
عنوان
درمان بیماری صرع با استفاده از تحریک الکتریکی عملکردی (تحریک غیرتهاجمی عمقی مغز)
هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه
: با وجود چندین دهه تحقیق، تکنولوژی تحریک سلول های عصبی در سال های اخیر به یک کانون توجه برای درمان اختلالات عصبی مختلف تبدیل شده است. توان استفاده از تحریک بافت های عصبی در محدوده ای از طناب نخاعی و مناطق مختلف مغزی و همچنین کاشت سیستم حلزونی گوش و چشم های مصنوعی می باشد. تحریک عمقی مغزی با فرکانس الکتریکی بالا به عنوان گزینه ای جایگزین برای درمان برخی اختلالات عصبی توسعه یافت. با پیشرفت در روش های جراحی، تکنولوژی و ارتقاء امنیت، استفاده از تحریک عمقی مغزی نه تنها برای اهداف درمانی، بلکه برای اهداف تحقیقاتی نیز در حال گسترش است. بیماری صرع سومین اختلال نورولوژیک در جهان است. کانون صرع با ارسال پایانه های عصبی به نواحی مختلف مغز از جمله مناطق مرتبط با کنترل حرکت، باعث اختلالات حرکتی می‌شود. یکی از کاربردهای تحریک الکتریکی عملکردی (تحریک عمقی مغز) کنترل بیماری های ناشی از نقص در سیستم اعصاب مرکزی مانند صرع (تشنج مغزی) می با شد. گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها در این پژوهش امکان ثبت سیگنال های الکتریکی مغزی و استفاده از آنها به عنوان فیدبک برای بخش کنترل کننده و اعمال پالس های الکتریکی مورد نیاز برای رفع بیماری وجود دارد. برای تحقق اهداف درمانی فوق، ابتدا سیگنال های الکتریکی مغز به صورت اینتراکورتیکال (تهاجمی) و الکتروانسفالوگرام (EEG، غیرتهاجمی) دریافت و به منظور استخراج ویژگیهای مناسب برای تشخیص صرع پردازش می شوند. در ادامه با طراحی یک سیستم کنترلی مقاوم بر اساس ویژگیهای انتخاب شده مناسب از سیگنال های مغزی می توان تحریک الکتریکی را به صورت غیرتهاجمی (تحریک عمقی مغز) برای کاهش و از بین بردن تشنج ظاهر شده اعمال کرد (شکل ۱). این راهکار را می توان بر روی مدل حیوانی رت به صورت آزمایشگاهی مورد اجرا و ارزیابی قرار داد. برای این منظور برای اندازه گیری سیگنالهای عصبی (از داخل کورتکس و یا بر روی جمجمه) نیاز است که در حین ثبت سیگنال عصبی، سر و بقیه قسمت‌های بدن حیوان برای به حداقل رساندن اختلالات ایجادشده در سیگنال ثبت شده بدون حرکت باقی بمانند. به همین دلیل از تجهیزات مخصوصی به نام استریوتاکس (شکل ۲) برای تحقق بخشیدن به این امر استفاده می شود. اگرچه اثر درمانی تحریک عمقی مغز در بیماری صرع به خوبی اثبات شده است، در مورد سایر بیماری های علوم اعصاب مانند پارکینسون، افسردگی، و ... اثرات درمانی این نوع تحریک قابل اثبات و ارزیابی است. تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط


شکل ۱: شماتیک طرح درمانی بیماری صرع با استفاده از تحریک الکتریکی غیرتهاجمی مغز.





شکل ۲: بازوی نگاهدارنده میکروالکترودی برای کاشت الکترود ثبت سیگنالهای عصبی و تحریک الکتریکی در یک عمق خاص از بافت عصبی مغز و یا نخاع.