इंजीनियरों ने एक वायरलेस 'ब्रेन पेसमेकर ' डिजाइन किया है जो तंत्रिका संबंधी विकारों से पीड़ित रोगियों में कंपन या दौरे का पता लगाकर उन्हें रोक सकता है।
विश्व स्वास्थ्य संगठन ( WHO ) के अनुसार, तंत्रिका संबंधी विकार विश्व भर में एक अरब से अधिक लोगों को प्रभावित करते हैं और इनसे प्रतिवर्ष 6 लाख से अधिक मौतें होती हैं। इन विकारों में मिर्गी, अल्जाइमर रोग , मस्तिष्क आघात या चोटें और पार्किंसंस रोग शामिल हैं। इन बीमारियों का प्रभाव विकसित और विकासशील दोनों देशों में मौजूद है और कई बार उचित स्वास्थ्य प्रणाली, प्रशिक्षित कर्मियों या अन्य कारकों की कमी के कारण उपचार उपलब्ध नहीं हो पाता है। वैश्विक आबादी वृद्ध हो रही है और WHO के अनुसार, अगले 30-40 वर्षों में आधी से अधिक आबादी 65 वर्ष से अधिक आयु की होगी। यह समझना अत्यंत आवश्यक है कि तंत्रिका संबंधी विकार निकट भविष्य में एक बड़ा स्वास्थ्य बोझ बनने वाले हैं।
दिमाग के लिए 'पेसमेकर'
अमेरिका के कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के इंजीनियरों ने एक नया न्यूरोस्टिम्युलेटर डिज़ाइन किया है जो एक साथ मस्तिष्क के अंदर विद्युत प्रवाह को सुन (रिकॉर्ड) और उत्तेजित (परिभाषित) कर सकता है। ऐसा उपकरण तंत्रिका संबंधी विकारों, विशेष रूप से पार्किंसंस रोग और मिर्गी से पीड़ित रोगियों के लिए एक परिष्कृत व्यक्तिगत उपचार प्रदान कर सकता है। इस उपकरण को WAND (वायरलेस आर्टिफैक्ट-फ्री न्यूरोमॉड्यूलेशन डिवाइस) नाम दिया गया है, और इसे ' ब्रेन पेसमेकर ' भी कहा जा सकता है, जो हृदय पेसमेकर के समान है - एक छोटा, बैटरी से चलने वाला उपकरण जो हृदय की अनियमित धड़कन को महसूस कर सकता है और फिर हृदय को वांछित सही गति प्राप्त करने के लिए संकेत भेज सकता है। इसी प्रकार, ब्रेन पेसमेकर वायरलेस तरीके से और स्वचालित रूप से मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि की निगरानी करने में सक्षम है और एक बार जब यह मस्तिष्क में कंपन या दौरे के संकेतों या विशेषताओं की पहचान करना सीख जाता है, तो यह उपकरण कुछ गड़बड़ होने पर 'सही' विद्युत उत्तेजना प्रदान करके उत्तेजना मापदंडों को स्वतः समायोजित कर सकता है। यह एक क्लोज्ड लूप सिस्टम है जो रिकॉर्डिंग और उत्तेजना दोनों एक साथ कर सकता है और विभिन्न मापदंडों को वास्तविक समय में समायोजित करने में सक्षम है। WAND एक क्लोज्ड-लूप सिस्टम में 125 से अधिक चैनलों के माध्यम से मस्तिष्क में विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड करने में सक्षम है। एक व्यावहारिक प्रदर्शन के लिए, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि WAND प्राइमेट बंदरों (रीसस मैकाक) में अत्यंत विशिष्ट भुजा आंदोलनों को पहचानने और सफलतापूर्वक विलंबित करने के लिए उचित उपाय करने में सक्षम था।
पिछले उपकरणों के साथ चुनौतियां
न्यूरोलॉजिकल स्थिति वाले रोगी के लिए सही चिकित्सा खोजने में प्रमुख चुनौतियों में से एक है पहले एक प्रक्रिया खोजने की लंबी अवधि और फिर इसमें शामिल उच्च लागत। ऐसा कोई भी उपकरण रोगियों में झटके या सीज़र को बहुत प्रभावी ढंग से रोक सकता है। हालांकि, वास्तविक जब्ती या झटके से पहले आने वाले विद्युत हस्ताक्षर अत्यंत सूक्ष्म होते हैं। साथ ही, वांछित विद्युत उत्तेजना की आवृत्ति और शक्ति जो इन झटकों या दौरे को रोकने की क्षमता रखती है, वह भी बहुत संवेदनशील होती है। यही कारण है कि विशेष रोगियों के लिए छोटे समायोजन आमतौर पर इस तरह के किसी भी उपकरण को एक इष्टतम उपचार प्रदान करने में सक्षम होने में वर्षों लगते हैं। यदि इन चुनौतियों का पर्याप्त रूप से सामना किया जाता है, तो परिणामों और पहुंच में निश्चित वृद्धि हो सकती है।
नेचर बायोमेडिकल इंजीनियरिंग में प्रकाशित एक नए अध्ययन में , शोधकर्ताओं का लक्ष्य था कि यह उपकरण इष्टतम उत्तेजना प्रदान करके रोगी के लिए सर्वोत्तम संभव परिणाम दे। यह केवल तंत्रिका संकेतों के पैटर्न या संकेतों को सुनने और रिकॉर्ड करने से ही संभव है। लेकिन, विद्युत संकेतों को रिकॉर्ड करना और उत्तेजित करना बहुत चुनौतीपूर्ण है क्योंकि उत्तेजना द्वारा दिए जाने वाले बड़े स्पंदन मस्तिष्क में विद्युत संकेतों को प्रभावित कर सकते हैं। वर्तमान डीप ब्रेन स्टिमुलेटरों के साथ समस्या यह है कि वे मस्तिष्क के एक ही क्षेत्र में उत्तेजना को 'रिकॉर्ड' और 'प्रदान' करने में असमर्थ हैं। यह पहलू किसी भी क्लोज्ड-लूप थेरेपी के लिए सबसे महत्वपूर्ण है और वर्तमान में ऐसा कोई उपकरण व्यावसायिक या ऑफलाइन उपलब्ध नहीं है।
यह वह जगह है जहाँ WAND की असाधारणता तस्वीर में आती है। शोधकर्ताओं ने वैंड अनुकूलित सर्किट तैयार किए जो सूक्ष्म मस्तिष्क तरंगों के साथ-साथ मजबूत विद्युत स्पंदनों से पूर्ण संकेतों को 'रिकॉर्ड' कर सकते हैं। विद्युत स्पंदनों से संकेत के घटाव के परिणामस्वरूप मस्तिष्क तरंगों से एक स्पष्ट संकेत प्राप्त होता है जो कोई भी मौजूदा उपकरण करने में सक्षम नहीं है। इस प्रकार, मस्तिष्क के एक ही क्षेत्र में एक साथ उत्तेजना और रिकॉर्डिंग हमें सटीक घटनाओं के बारे में बताती है जिनका उपयोग एक आदर्श चिकित्सा को डिजाइन करने के लिए किया जा सकता है। WAND विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए पुन: प्रोग्रामिंग की अनुमति देता है। बंदरों पर एक जीवंत प्रयोग में, WAND उपकरण तंत्रिका संकेतों का पता लगाने में कुशल था और तब वांछित विद्युत उत्तेजना देने में सक्षम था। पहली बार, इन दोनों कार्यों को एक साथ करने के लिए एक बंद-लूप प्रणाली का प्रदर्शन किया गया है।
***
स्रोत (रों)
झोउ ए एट अल 2018. गैर-मानव प्राइमेट में बंद-लूप उत्तेजना और रिकॉर्डिंग के लिए एक वायरलेस और आर्टिफैक्ट-मुक्त 128-चैनल न्यूरोमोड्यूलेशन डिवाइस। प्रकृति बायोमेडिकल इंजीनियरिंग.
https://doi.org/10.1038/s41551-018-0323-x
***
