Rozwój neurotechnologii oferuje przełomowe możliwości w przywracaniu sprawności motorycznej i poznawczej u osób z uszkodzeniami ośrodkowego układu nerwowego. Dzięki połączeniu narzędzi neurotechnologicznych, neurobiologicznych, cyfrowych oraz terapii psychospołecznej powstaje nowy, kompleksowy model opieki nad zdrowiem psychicznym i funkcjami organizmu.
Interfejsy mózg/neuron-maszyna (BMI/NMI) przekształcają aktywność elektryczną mózgu w polecenia do urządzeń zewnętrznych, umożliwiając sterowanie egzoszkieletami czy robotami jedynie za pomocą myśli. Dotychczasowe, nieinwazyjne technologie odczytujące sygnały EEG borykały się z ograniczoną jakością rejestrowanego sygnału i brakiem możliwości ich bezpośredniej modulacji. Tymczasem skuteczna neurorehabilitacja wymaga dwukierunkowej komunikacji—zarówno odczytu, jak i zapisu sygnału w postaci stymulacji, by zapewnić sensoryczne sprzężenie zwrotne i precyzję kontroli.
Aby przezwyciężyć te bariery, zespół projektu NGBMI, finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, zintegrował interfejsy mózg–maszyna z przezczaszkową stymulacją magnetyczną (TMS) oraz elektryczną (tES). Opracowano mobilny system składający się z:
Nakrycia głowy z elektrodami – rejestracja aktywności mózgowej.
Bezprzewodowego wzmacniacza sygnału – transmisja danych.
Tabletu z oprogramowaniem – analiza sygnałów w czasie rzeczywistym, adaptacyjne sterowanie stymulacją i urządzeniami zewnętrznymi (egzoszkieletem, robotem).
Dzięki temu system jest w stanie automatycznie dostosowywać siłę i charakter stymulacji do bieżących oscylacji mózgu pacjenta, co otwiera drogę do spersonalizowanej terapii w neuromodulacji i neurorehabilitacji.
Po fazie testów na osobach zdrowych, technologię zastosowano u pacjentów z depresją, demencją i po udarze. Udało się selektywnie wzmacniać lub tłumić konkretne oscylacje mózgu, co przekładało się na:
Poprawę pamięci roboczej – wzmocnienie oscylacji alfa w obszarze czołowo-ciemieniowym znacząco ułatwiało zapamiętywanie obrazów, co ma potencjał wspierania osób z chorobą Alzheimera.
Przywracanie funkcji motorycznych – egzoszkielety sterowane myślami umożliwiały pacjentom z porażeniem czterokończynowym wykonywanie podstawowych czynności dnia codziennego.
Oba stosowane dotąd systemy stymulacji cechowały się ograniczoną precyzją przestrzenną i niewielką głębokością penetracji. W odpowiedzi badacze opracowali innowacyjną metodę:
Czasowa interferencyjna stymulacja magnetyczna
Połączenie dwóch fal o różnych częstotliwościach, które interferują w głębszych warstwach mózgu, pozwalając na dokładniejszą i bardziej skoncentrowaną stymulację wybranych regionów.
Rozwiązanie to zostało objęte zgłoszeniem patentowym i obecnie licencjonowane przez eemagine Medical Imaging Solutions oraz ANT Neuro.
Działania zespołu NGBMI wpisują się w unijną strategię zdrowia cyfrowego i neurorehabilitacji. W planach są:
Badania kliniczne na dużą skalę – weryfikacja skuteczności adaptacyjnej neurostymulacji u szerokiej grupy pacjentów.
Dopuszczenie TIMS do użytku klinicznego – procedury regulacyjne i certyfikacja.
Komercjalizacja egzoszkieletu mózgowo-nerwowego – dostępność dla placówek rehabilitacyjnych po udarach.
Nowe interfejsy oparte na czujnikach kwantowych – połączenie TIMS z czujnikami oferującymi wyższą precyzję pomiaru oscylacji mózgu, co umożliwi dokładniejszy decoding sygnałów i celowaną neuromodulację.
Optymalizacja z użyciem sztucznej inteligencji – uczenie maszynowe do dostrajania długoterminowej efektywności terapii.
Choć obiecujące, interwencje neurotechnologiczne nie rozwiązują pierwotnych przyczyn zaburzeń psychicznych. Stymulacja może modulować objawy, jednak prawdziwe uzdrowienie wymaga kompleksowego podejścia, łączącego technologię z terapią psychospołeczną i wsparciem psychiatrycznym.
Adaptacyjne neurotechnologie, łączące interfejsy mózg–maszyna z zaawansowaną stymulacją mózgu, otwierają nowe perspektywy dla rehabilitacji po udarze, terapii demencji i leczenia depresji. Dzięki patentowanej metodzie TIMS oraz planom integracji kwantowych czujników i sztucznej inteligencji, badacze z projektu NGBMI wyznaczają ścieżkę ku bardziej precyzyjnej, spersonalizowanej opiece neurologicznej, która w przyszłości może znacząco poprawić jakość życia milionów pacjentów.
Na podstawie: https://cordis.europa.eu
poleca:
