At fange anfald, før de opstår

Forskere ved MIT og Harvard forbereder sig på at udføre forsøg med en ny enhed til behandling af epilepsi. Hvis det lykkes, ville det være den første sådan enhed til automatisk at opdage og behandle anfald, siger John Guttag , på MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Lab, som udviklede det sammen med en kollega Ali Shoeb og Steven Schachter , en neurolog ved Harvard Medical School i Boston.

I øjeblikket har mere end to millioner mennesker alene i USA epilepsi. Og globalt set påvirker det én ud af hver 100 mennesker. Mens omkring halvdelen af ​​dem er i stand til at behandle tilstanden med lægemiddelterapi, kæmper mange andre en konstant kamp for at finde de rigtige lægemidler til at målrette deres tilstand. Og for mange syge, såsom dem, hvis epilepsi er forårsaget af traumer i hjernen, er stoffer ikke en mulighed.

Guttag arbejder på et teknologisk alternativ, der involverer implantation af en pacemaker-lignende enhed i patientens bryst. Forbundet til enheden er en elektrode, der vikler sig om vagusnerven, en stor nerve, der løber ned fra hjernestammen gennem halsen og ind i maven. Denne vagale nervestimulator (VNS) har to tilstande, siger Guttag. Man stimulerer nerven elektrisk med jævne mellemrum. Der er noget, der tyder på, at denne periodiske stimulation har en langsigtet profylaktisk effekt, siger han. Men dette er hit eller miss.

Den anden on-demand-tilstand, som bruger kraftigere elektriske stimulationer, kan aktiveres af patienten, når der opstår et anfald, for at forsøge at stoppe det. Selvom præcis hvorfor dette virker er ukendt, er der masser af beviser for, at VNS faktisk kan stoppe anfald, siger Guttag.

Men der er en hage. For at aktivere on-demand-tilstanden skal patienter stryge en magnetisk håndledsrem hen over brystet, når de mærker et anfald, forklarer Harvards Schachter. Derfor skal en patient være i stand til at fornemme de tidlige tegn på et anfald i tilstrækkelig tid til at gøre noget ved det.

Efter mine erfaringer kan mere end halvdelen ikke opfatte anfaldenes begyndelse, siger Schachter. Og af dem, der formår at bruge magneten, resulterer kun hvert fjerde tilfælde i en reduktion af anfaldets sværhedsgrad, siger han. Dette kan skyldes en latenseffekt: enhver forsinkelse kan være mindre effektiv til at reducere symptomerne.

En del af problemet med VNS er, at det ikke er et lukket kredsløb, siger Steven Rothman , en neurolog ved Washington University i St. Louis, MO, hvilket betyder, at der ikke er nogen feedback til enheden. Han påpeger, at det ville være mere effektivt, hvis systemet selv, ikke patienten, kunne opdage anfaldet.

En ny version af Guttags VNS-enhed, som vil blive testet på mellem 10 og 20 patienter i løbet af de næste par måneder, forsøger at løse dette problem ved at give enheden feedback fra patienten. Patientens hjerneaktivitet vil blive overvåget ved hjælp af et elektroencefalogram (EEG), der løbende analyseres af et detektionsprogram. Når et anfald detekteres, aktiverer enheden en elektromagnet, der hænger over patientens bryst, som igen vil aktivere den implanterede VNS-enhed.

I første omgang vil EEG-elektroderne blive båret som en del af en enhed, der ligner en badehætte, siger Guttag. Den skulle ikke bæres hele tiden, men kunne for eksempel bruges under kørslen. Og det langsigtede mål er et meget mindre iøjnefaldende objekt (vi kunne nemt lægge det under et hårstykke). Til sidst kunne elektroderne placeres permanent under hovedbunden, siger han. På samme måde ville den elektromagnetiske udløsningsmekanisme være integreret i den implanterede VNS-enhed. Mekanikken i denne proof-of-principle opsætning er stadig rå, siger Schachter, men de altafgørende algoritmer er pålidelige.

Faktisk er målet et detektionsprogram, der er godt nok til at fornemme et anfald meget tidligere, end en patient kunne. Hvis det er tilfældet, vil en sådan enhed ikke kun dramatisk reducere sværhedsgraden af ​​anfald, men kan også forhindre dem.

En anden enhed til at opdage anfald, Response Neurostimulator, udviklet af NeuroPace i Mountain View, CA, er også under udvikling og gennemgår i øjeblikket kliniske forsøg. Og det handler også om at forsøge at opdage anfald på et tidligt tidspunkt. Men i stedet for at stimulere vagusnerven, stimulerer den hjernen elektrisk direkte via elektroder implanteret på overfladen af ​​eller inde i hjernen.

I teorien burde NeuroPaces enhed have en lettere opgave med at opdage anfaldet, siger Brian Litt , en neurolog og bioingeniør ved Hospitalet ved University of Pennsylvania i Philadelphia, fordi sådanne detektionselektroder kan placeres direkte på hjernen. I modsætning hertil har hovedbundselektroder en tendens til at opfange meget mere støjende signaler, siger han.

Hvad Guttag angår, har VNS dog en klar fordel: Det er mindre invasivt, fordi vi faktisk ikke putter noget i hjernen. Faktisk ville en VNS-enhed, der kunne fungere automatisk, blive hilst velkommen af ​​patienter, siger Litt. Hvis det lykkes, kan det gøre for epilepsi, hvad pacemakere og implanterbare defibrillatorer har gjort for hjertesygdomme, siger han. I øjeblikket svarer det til at sige 'når du mærker en potentielt dødelig hjerterytme, slå dig selv i brystet'.

skjule