New York Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden araştırmacılar, ağrı duyumlarını gerçek zamanlı olarak algılamak ve ağrı kesici uyarı patlamaları sağlamak için tasarlanmış bir beyin implantı geliştirdiler. Cihaz hala derinlemesine deneysel ancak yeni bir kavram kanıtı çalışması, kemirgen modellerinde etkili bir şekilde çalıştığını gösteriyor.
Beyin implantları dünyasında bilim kurgu ve gerçeklik arasındaki uçurum hala oldukça büyük. İmplantlarla felçli bireylerin dokunma duyusunu yeniden kazandığını veya zihinleriyle bilgisayarları kontrol ettiğini gösteren bazı heyecan verici insan testleri dışında, bu alandaki araştırmaların çoğu henüz başlangıç ​​aşamasındadır.
Hayvan testleri, sinirsel aktivite yayınlayan domuzlar veya Pong oynayan maymunlar gibi artan teknolojik ilerlemeler göstermiştir . Artık beynin bir bölgesindeki ağrı sinyallerini algılayabilen ve o ağrıyı gidermeyi hedefleyen beynin başka bir bölgesine uyarı ile anında yanıt verebilen bir arayüz geliştirildi.
Sisteme, kapalı döngü beyin-makine arayüzü denir. Bu cihazlar daha önce epileptik nöbetleri tespit etmek ve tedavi etmek için araştırılmıştı, ancak bu sistem ağrıyı tedavi etmek için ilk kez kullanılıyor.
Çalışmada önerilen deneysel cihaz, iki beyin bölgesi ile arayüz oluşturur. Bir elektrot dizisi, ön singulat korteksteki ağrı sinyallerini algılar ve çözer, bir optogenetik sistem ise ağrının giderilmesini sağlamak için prefrontal korteksin prelimbik bölgesindeki piramidal nöronları uyarır. Bu, ortaya çıkar çıkmaz ağrıyı bastıran gerçek zamanlı bir neurofeedback döngüsü yaratır.
Yeni çalışmanın kıdemli yazarı Jing Wang, sistemin otomatik yapısının aşırı kullanım ve tolerans riskini azalttığını çünkü deneklerin ağrı kesicinin aktivasyonu üzerinde hiçbir kontrolü olmadığını söylüyor. Ayrıca, sistem beyinde ağrı işlemeyi engellemeye odaklandığından, bağımlılık sorunlarına neden olduğu bilinen opioid ödül bölgeleriyle bağlantılı olmamalıdır.
Kemirgen testlerinde araştırmacılar, cihazın zamanın yüzde 80'inde ağrı duyumlarını etkili bir şekilde tespit ettiğini bildirdi. Bu, mekanik veya termal ağrıdan inflamatuar ve nöropatik ağrıya kadar çeşitli farklı ağrı girdilerini içeriyordu.
Sistem ayrıca hayvanlarda bir dizi duyusal ve davranışsal ağrı tepkisini inhibe etmede de etkiliydi, bu da gerçekten de akut ağrı kesici sağladığını düşündürdü. Örneğin bir test, implant açıkken hayvanların patilerini bir ağrı kaynağından önemli ölçüde daha yavaş çektiklerini gösterdi. Bu, cihaz tarafından ağrı duyumlarının yoğunluğunun azaldığını gösterir.
Wang, "Bulgularımız, bu implantın, semptomların geleneksel olarak tespit edilmesinin veya yönetilmesinin zor olduğu durumlarda bile, ağrı tedavisi için etkili bir strateji sunduğunu gösteriyor." diyor.
Tabii ki, bu araştırma hala derinden deneyseldir ve insanlar için gerçek dünyadaki bir tür ağrı giderici beyin implantına yakın değildir. Bu tür bir teknolojinin insan beynine fiilen yerleştirilmesinde henüz aşılması gereken herhangi bir fizyolojik engel bir yana, araştırmacılar bu fikri tercüme etmenin zorlukları konusunda dürüstler.
İnsanlar, beynin ağrıyı tek başına yöneten ve işleyen net bir şekilde tanımlanmış bölgelerine sahip değiller, bu nedenle hedef tespit ve tedavi sistemlerine yönelik ideal bölgelere ev sahipliği yapmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulacak. Belirli bölgelerin genel beyin stimülasyonunun ağrı kontrolünün ötesinde spesifik olmayan etkilerinin olması da kaçınılmazdır. Dolayısıyla bunun insanlarda yararlı olması için araştırmacıların teknolojinin özgüllüğünü iyileştirmesi gerekecek.
Bununla birlikte, bu kavramsal gösterim, herhangi bir sayıda farklı girişi gerçek zamanlı olarak izleyen ve yanıt olarak anında terapötik nöromodülasyon sağlayan kapalı döngü beyin implantları için gelecekteki inanılmaz olasılıklar dizisine işaret ediyor. Projede baş araştırmacı olan Qiaosheng Zhang, bunun gibi bir sistemin birçok psikiyatrik bozukluğu tedavi edebileceğini öne sürüyor.
Zhang, "Sonuçlarımız, bu cihazın araştırmacıların ağrının beyinde nasıl çalıştığını daha iyi anlamalarına yardımcı olabileceğini gösteriyor" diyor. "Ayrıca, anksiyete, depresyon ve travma sonrası stres gibi diğer nöropsikiyatrik bozukluklar için ilaç dışı tedaviler bulmamıza izin verebilir."