水稻研究人员重新启动“深脑刺激”

深脑刺激剂，通过将电流深入到脑干附近的神经中心来消除帕金森氏病震颤的设备，听起来像是尖端的，但赖斯大学的Caleb Kemere希望对他们进行高科技大修。

凯梅尔（Kemere脑。一个长期感兴趣的领域是基底神经节，大脑的一部分有助于控制运动；它也是由“深脑刺激”（DBS）靶向的神经中心技术这是一种神经电子设备，有时用于在帕金森氏症的后期治疗患者。

得益于国家科学基金会（NSF）的新五年赠款，Kemere即将开始使用最新的嵌入式处理器和研究分析来重新启动DBS技术的计划。该研究由NSF职业奖资助。NSF每年仅在所有学科中颁发约400个职业奖项。该计划旨在支持该机构希望成为其领域领导者的年轻学者的研究和职业发展。每个奖项包括大约40万美元的研究资金。

“深刻的大脑刺激已被证明在治疗帕金森氏症方面非常有效，而且很可能因治疗严重的抑郁症和其他神经和精神疾病而具有革命性，”电气和计算机工程助理教授凯梅尔说。神经工程实验室。

DBS系统有时被称为“脑性起搏器”，向后期帕金森氏病患者的基底神经节传递了一个小的，连续的电流。该技术可以产生戏剧性的结果，并且使一些帕金森患者可以在设备关闭时走路，讲话，写作和执行其他运动运动，这些运动在设备上时极具挑战性。

凯梅尔说：“今天的DBS技术基本上与心脏起搏器中的技术相同。”“电极只是植入大脑而不是心脏。我发现，当像我这样的电气工程师第一次听到有关DBS的消息时，他们通常会有两个想法：'哇，这是对电子产品的非常酷的使用，'“大脑不像心脏那样脉动；也许我们可以通过将刺激与大脑的动态性质相匹配来改善这一点！”

凯梅尔（Kemere）说：“这是第二个想法。”他还是贝勒医学院的神经病学助理教授。“我们想发展大脑刺激按照毫秒级运行的技术，随时积极检测大脑中发生的事情，然后调节刺激以优化结果。用电气工程术语，我们称之为“关闭反馈循环。”

Kemere表示，今天的DBS系统每隔几周或几个月就会进行办公室访问时，由神经病学家手动调整。在他的下一代DB中，这些类型的调整将自动进行，每秒多次。

凯梅尔说：“我们要这样做有几个原因。”“尽管DBS今天非常有效，但对于帕金森氏症患者的三分之一，它仅提供最小的治疗益处。动态DB可能会大大提高这些用户的效率。

凯梅尔说：“此外，当前的DBS技术具有副作用，我们想减少这些技术。”“例如，患有帕金森氏症的人有多种症状，包括震颤，发起肌肉运动，肌肉僵硬和运动缓慢。有时，DBS可以缓解其中一种症状，但会使另一个症状变得更糟。”

重新启动DBS技术并不简单。对于初学者来说，动态DBS所需的实时计算机处理将需要电源，并且植入医疗设备中的功率始终是高级的。例如，当前DBS系统中的电池组持续了大约10年，并且从动态系统中获得相同类型的电池寿命将需要大量的前期工作来开发低功率嵌入式微处理器。

另一个研究轨道将涉及创建算法以正确解释大脑传入的神经信号。Kemere的研究小组将严重依靠大鼠的实验来创建，测试和完善可以正确解释传入神经信号并做出相应反应的系统。

“我们认为，如果我们能够更好地了解健康大脑中皮质 - 基质神经节电路中的信息如何流动，这些流动如何受到帕金森氏病的干扰以及DBS如何改变这些流量，那么我们可以优化DBS刺激并最大程度地提高其治疗益处。说。

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