Рюкзак собирает Big Data для исследований мозга

Ученые разработали рюкзак, который отслеживает и стимулирует мозговую активность людей в повседневной жизни, сообщает портал sciencemag.org. Результаты его лабораторных испытаний были опубликованы 17 сентября 2020 г. в журнале Neuron. Это устройство позволит исследователям получить представление о том, как работает мозг вне лаборатории, и поможет в реальной жизни отслеживать такие заболевания, как болезнь Паркинсона и посттравматическое стрессовое расстройство.

Обычно исследования головного мозга требуют существенных затрат на приобретение оборудования и наличия большого пространства для его установки. Например, сканеры функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ), которые определяют активность в различных областях мозга, зачастую стоят более 1 миллиона долларов и размером с пикап. Более того, пациенты должны оставаться внутри такого аппарата около часа, чтобы сканирование было четким и читаемым. При транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), которая часто используется для лечения тяжелой депрессии, пациенты тоже вынуждены сидеть в лаборатории неподвижно около 30 минут, пока большая катушка передает магнитные импульсы через кожу головы для электрической активации нейронов.

В поисках лучшего способа исследования мозга ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) разработали мобильную платформу для записи и глубокой мозговой стимуляции.

Принцип работы устройства выглядит следующим образом: из 4-килограммового рюкзака вылезает специальная «палочка», которая останавливается у верхней части головы пациента и взаимодействует с нервным имплантатом в его мозге. При этом внутри рюкзака находится установка, которая позволяет в реальном времени собирать данные с имплантата. В зависимости от типа эксперимента участник может носить дополнительное снаряжение для измерения активности мозга и всего тела, включая электроэнцефалографический колпачок с электродами, которые контролируют поверхностную активность мозга, очки виртуальной реальности и устройства, отслеживающие частоту сердечных сокращений и дыхания.

В ходе лабораторных испытаний команда исследователей смогла показать, что рюкзак записывает активность мозга и стимулирует различные его области без привязки пациента к какой-то локации. По словам ученых, их устройство смогло собрать те же данные, что и аппарат ФМРТ, а также стимулировать мозг аналогично ТМС. Исследователи отмечают, что отсутствие привязки к лабораторным условиям может позволить ученым изучать, как функционирует мозг, когда люди находятся в движении и взаимодействуют с окружающими.

По словам Тимоти Спеллмана, нейробиолога из Weill Cornell Medicine, не принимавшего участия в работе, эта технология является «вдохновляющей демонстрацией возможностей» портативного нейробиологического оборудования. По его словам, рюкзак и его обширный набор инструментов могут расширить возможности нейробиологических исследований для изучения мозга во время движения тела.

Однако есть одно но: воспользоваться им смогут только пациенты, у которых есть нервные имплантаты, а это всего около 150 000 человек во всем мире. В основном это люди, страдающие болезнью Паркинсона, эпилепсией и обсессивно-компульсивным расстройством.

Как сообщил автор исследования Урос Топалович, докторант в UCLA, команда опубликовала программное обеспечение и чертежи рюкзака в открытом доступе. По его словам, есть надежда, что другие исследователи смогут использовать эту технологию для изучения всех видов неврологических состояний без привязки к лаборатории или больничной койке.