درمان جدید پارکینسون با هوش مصنوعی؛ تراشه‌ای که عضلات را کنترل می‌کند

مطالعه جدید صورت گرفته در دانشگاه کالیفرنیا سانفرانسیسکو، درمان جدیدی را برای بیماری پارکینسون با استفاده از یک دستگاه کاشته شده در مغز پیشنهاد می‌کند. این دستگاه می تواند به حل مشکلات حرکتی بیماران در روز و بی‌خوابی در شب کمک کند و به صورت تطبیقی عمل می‌کند که با روش‌های ثابت قبلی متفاوت است.

این روش که تحریک عمیق مغزی تطبیقی ​​(aDBS) نام دارد، از روش‌های مشتق شده از هوش مصنوعی برای نظارت بر فعالیت مغز بیمار در حین تغییر علائم استفاده می‌کند و می‌تواند با نظارت بر فعالیت مغز و تنظیم پالس‌های الکتریکی بر اساس علائم، به حل مشکلات حرکتی بیماران در روز و بی خوابی در شب کمک کند.

به وسیله کاشت الکترودها در مغز بیمار که به عنوان مکملی در کنار درمان دارویی عمل می‌کند، درصورت فعال بودن دارو با ایجاد تحریکات کمتر از حرکات اضافی جلوگیری می‌کند و با از بین رفتن اثر دارو با انجام تحریکات عضلانی بیشتر از سفتی عضلات جلوگیری می‌کند.

این اولین بار است که فناوری کاشت مغز در محیط‌های واقعی برای بیماران پارکینسون کار می‌کند و با دریافت سیگنال‌های مغزی، مکانیسم بازخورد مداومی را ایجاد می‌کند که می‌تواند علائم را در طی زمان کاهش دهد. کاربران می‌توانند تنظیمات دستگاه را از حالت تطبیقی ​​خارج کرده یا درمان را به طور کامل خاموش کنند.

تحریک عمیق مغزی تطبیقی

برای اولین مطالعه، محققان یک کارآزمایی بالینی را با همراهی چهار بیمار برای آزمایش فناوری کاشت مغز انجام دادند تا میزان عملکرد روش جدید یعنی «تحریک عمیق مغزی تطبیقی -(aDBS)» را با فناوری قبلی یعنی «تحریک عمیق مغزی ثابت -cDBS » مقایسه کنند.

محققان از بیماران خواستند تا آزاردهنده‌ترین علائم خود را شناسایی کنند. پس از این آزمایش فناوری جدید موفق شده بود تا این علائم را تا ۵۰٪ کاهش دهد.

محققان دانشگاه کالیفرنیا سانفرانسیسکو به سرپرستی سیمون لیتل نشان دادند که روش کاشت تطبیقی می‌تواند بی‌خوابی را به عنوان یکی از آزاردهنده‌ترین علائم مبتلایان به پارکینسون کاهش دهد.

لیتل درمورد مزیت روش تطبیقی گفت: تغییر بزرگی که ما با DBS تطبیقی ​​ایجاد کرده‌ایم این است که می‌توانیم در زمان واقعی تشخیص دهیم که یک بیمار در طیف علائم قرار دارد و آن را با مقدار دقیق تحریکی که نیاز دارد و نه بیشتر مطابقت دهیم.»

 

چالش‌های بیماری پارکینسون و روش‌های درمانی جدید

بیماری پارکینسون حدود ۱۰ میلیون نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می‌دهد. از دست دادن سلول‌های عصبی تولید کننده دوپامین در مناطق عمیق مغز که مسئول کنترل حرکت هستند، منجر به این بیماری  می‌شود. فقدان این سلول‌ها همچنین می تواند باعث علائمی شود که بر خلق و خو، انگیزه و خواب بیماران تأثیر می گذارد.

درمان معمولاً با داروی «لوودوپا» آغاز می‌شود، دارویی که جایگزین دوپامینی می‌شود که سلول‌ها دیگر قادر به ساخت آن نیستند. با این حال، دوپامین اضافی در مغز باعث ایجاد حرکات کنترل نشده‌ای می‌شود که «دیسکینزی» نام دارد. با از بین رفتن اثر دارو، لرزش و سفتی دوباره آغاز می‌شود.

کاشت تراشه‌های مغزی ثابت می‌تواند مقدار داروی مورد نیاز و تا حدی نوسانات علائم را کاهش دهد، اما این دستگاه همچنان با جبران افراطی در علائم می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند.

سازگاری با سطوح مختلف دوپامین

به همین منظور دکتر فیلیپ استار و دکتر سیمون لیتل محققان این مطالعه به سیستمی نیاز داشتند که با تغییر سطوح دوپامین سازگار باشد. تحقیقات پیشین این سیگنال‌ها را به هسته زیر تالاموس یعنی ناحیه‌ای از مغز که در حرکت نقش دارد، مرتبط کرده بود، اما دی‌بی‌اس ثابت در دریافت این سیگنال‌ها اختلال ایجاد کرده بود.

تیم تحقیقاتی سیگنال‌های جایگزین را در قشر حرکتی که تحت تأثیر تحریک DBS قرار ندارد، پیدا کرد.

چالش بعدی توسعه سیستمی بود که بتواند از این سیگنال‌ها برای کنترل DBS در طول روز استفاده کند. این تیم با تکیه بر مطالعات قبلی تطبیقی توانست سیگنال‌های مغزی بسیار متغیر در سطوح مختلف دارو و تحریک را پیدا کند. محققان پسادکتری نیز الگوریتم‌هایی را برای پردازش و واکنش به فعالیت و علائم خاص مغز هر بیمار توسعه دادند.

در آزمایش دیگری، توانایی این دستگاه برای بهبود خواب در بیماران مبتلا به پارکینسون و دیستونی (انقباض غیرعادی عضلات و بروز اختلالات حرکتی) آزمایش شد. این دستگاه قادر به تشخیص فعالیت مغز مربوط به خواب و پیش بینی زمان بیدار شدن بیمار در طول شب بود.

محققان بر این باورند که چشم‌انداز آینده درمان پارکینسون در این نوع درمان نهفته است و مراقبت‌های هدفمند و انعطاف پذیرتری را ارائه می‌دهد.

نتایج این تحقیق در ۱۹ اوت ۲۰۲۴ در «نیچر مدسین» به چاپ رسیده است.