વાયરલેસ ''બ્રેન પેસમેકર'' જે હુમલાને શોધી અને અટકાવી શકે છે

એન્જિનિયરોએ વાયરલેસ મગજની રચના કરી છે પેસમેકરજે ન્યુરોલોજીકલ ડિસઓર્ડરથી પીડિત દર્દીઓમાં ધ્રુજારી અથવા હુમલાને શોધી અને અટકાવી શકે છે

વિશ્વ આરોગ્ય સંસ્થા અનુસાર (ડબ્લ્યુએચઓ) ન્યુરોલોજીકલ ડિસઓર્ડર વિશ્વભરમાં એક અબજથી વધુ લોકોને અસર કરે છે અને તે વાર્ષિક 6 મિલિયનથી વધુ મૃત્યુનું કારણ બને છે. આ વિકૃતિઓમાં વાઈનો સમાવેશ થાય છે, અલ્ઝાઇમર રોગ, મગજનો સ્ટ્રોક અથવા ઇજાઓ અને પાર્કિન્સન રોગ. આ રોગોની અસર વિકસિત અને વિકાસશીલ બંને દેશોમાં જોવા મળે છે અને ઘણી વખત યોગ્ય આરોગ્ય પ્રણાલી, પ્રશિક્ષિત કર્મચારીઓ અથવા અન્ય પરિબળોના અભાવે સારવાર ઉપલબ્ધ નથી. વૈશ્વિક વસ્તી વૃદ્ધ થઈ રહી છે અને WHO અનુસાર, આગામી 30-40 વર્ષોમાં અડધાથી વધુ વસ્તી 65 વર્ષથી વધુ વયની હશે. એ સમજવું હિતાવહ છે કે ન્યુરોલોજીકલ ડિસઓર્ડર નજીકના ભવિષ્યમાં સ્વાસ્થ્ય માટે એક મોટો બોજ બનવા જઈ રહ્યો છે

મગજ માટે 'પેસમેકર'

યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા બર્કલે યુએસએના એન્જિનિયરોએ એક નવલકથા ન્યુરોસ્ટીમ્યુલેટર ડિઝાઇન કર્યું છે જે એક સાથે સાંભળી શકે છે ('રેકોર્ડ') અને મગજની અંદર વિદ્યુત પ્રવાહને ઉત્તેજિત ('વિતરિત') પણ કરી શકે છે. આવા ઉપકરણ ન્યુરોલોજીકલ ડિસઓર્ડર ખાસ કરીને પાર્કિન્સન રોગ અને એપીલેપ્સીથી પીડિત દર્દીઓ માટે સંપૂર્ણ વ્યક્તિગત સારવાર પ્રદાન કરી શકે છે. ઉપકરણને WAND (વાયરલેસ આર્ટિફેક્ટ-ફ્રી ન્યુરોમોડ્યુલેશન ઉપકરણ) બનાવવામાં આવ્યું છે, અને તેને 'કહેવાય છે.મગજ પેસમેકર' હૃદય જેવું જ પેસમેકર - એક નાનું, બેટરી-સંચાલિત ઉપકરણ જે હૃદય અનિયમિત રીતે ધબકતું હોય ત્યારે તે સમજવામાં સક્ષમ છે અને પછી ઇચ્છિત સાચી ગતિ હાંસલ કરવા માટે હૃદયને સંકેત આપે છે. એ જ રીતે, મગજ પેસમેકર મગજની વિદ્યુત પ્રવૃત્તિ પર વાયરલેસ અને સ્વાયત્તપણે દેખરેખ રાખવામાં સક્ષમ છે અને એકવાર તે ધ્રુજારીના ચિહ્નો અથવા લક્ષણોને ઓળખવાનું શીખી લે છે અથવા જપ્તી મગજમાં, જ્યારે કંઈક વ્યવસ્થિત ન હોય ત્યારે ઉપકરણ 'સાચી' વિદ્યુત ઉત્તેજના પહોંચાડીને ઉત્તેજના પરિમાણોને સ્વ-વ્યવસ્થિત કરી શકે છે. તે એક બંધ લૂપ સિસ્ટમ છે જે રેકોર્ડ કરી શકે છે તેમજ ઉત્તેજિત પણ કરી શકે છે અને રીઅલ-ટાઇમમાં વિવિધ પરિમાણોને સમાયોજિત કરવામાં સક્ષમ છે. WAND બંધ લૂપ સિસ્ટમમાં 125 થી વધુ ચેનલો પર મગજમાં વિદ્યુત પ્રવૃત્તિ રેકોર્ડ કરવામાં સક્ષમ છે. પ્રાયોગિક નિદર્શન માટે, સંશોધકોએ દર્શાવ્યું હતું કે વાન્ડ પ્રાઈમેટ વાંદરાઓ (રીસસ મેકાક) માં અત્યંત ચોક્કસ હાથની હિલચાલને સફળતાપૂર્વક વિલંબિત કરવા માટે ઓળખવામાં અને યોગ્ય પગલાં લેવામાં સક્ષમ છે.

અગાઉના ઉપકરણો સાથેની પડકારો

ન્યુરોલોજીકલ સ્થિતિ ધરાવતા દર્દી માટે યોગ્ય ઉપચાર શોધવામાં એક મુખ્ય પડકાર એ છે કે પ્રથમ પ્રક્રિયા શોધવાનો લાંબો સમયગાળો અને પછી તેમાં સામેલ ઊંચા ખર્ચ. આવા કોઈપણ ઉપકરણ દર્દીઓમાં ધ્રુજારી અથવા આંચકીને ખૂબ અસરકારક રીતે અટકાવી શકે છે. જો કે, વિદ્યુત હસ્તાક્ષર જે વાસ્તવિક હુમલા અથવા ધ્રુજારી પહેલા આવે છે તે અત્યંત સૂક્ષ્મ હોય છે. ઉપરાંત, ઇચ્છિત વિદ્યુત ઉત્તેજનાની આવર્તન અને તાકાત જે આ ધ્રુજારી અથવા હુમલાને રોકવાની ક્ષમતા ધરાવે છે તે પણ ખૂબ જ સંવેદનશીલ છે. આ જ કારણ છે કે આવા કોઈપણ ઉપકરણ શ્રેષ્ઠ સારવાર પ્રદાન કરવામાં સક્ષમ બને તે પહેલા ચોક્કસ દર્દીઓ માટે નાના ગોઠવણો સામાન્ય રીતે વર્ષો લે છે. જો આ પડકારોને પર્યાપ્ત રીતે પહોંચી વળવામાં આવે, તો પરિણામો અને સુલભતામાં ચોક્કસ વધારો થઈ શકે છે.

માં પ્રકાશિત નવા અધ્યયનમાં નેચર બાયોમેડિકલ એન્જિનિયરિંગ, સંશોધકો ઇચ્છતા હતા કે ઉપકરણ શ્રેષ્ઠ ઉત્તેજના આપીને દર્દી માટે શ્રેષ્ઠ શક્ય પરિણામ આપે. આ ફક્ત સાંભળીને તેમજ પેટર્ન અથવા ન્યુરલ સિગ્નેચર રેકોર્ડ કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. પરંતુ, વિદ્યુત સંકેતોનું રેકોર્ડીંગ અને ઉત્તેજન ખૂબ જ પડકારજનક છે કારણ કે ઉત્તેજના દ્વારા વિતરિત થતા મોટા ધબકારા મગજમાં વિદ્યુત સંકેતોને છીનવી શકે છે. વર્તમાન ડીપ બ્રેઈન સ્ટિમ્યુલેટર સાથેનો મુદ્દો એ છે કે તેઓ 'રેકોર્ડ' કરવામાં અસમર્થ છે અને તે જ સમયે મગજના સમાન પ્રદેશમાં ઉત્તેજના પહોંચાડી શકે છે. કોઈપણ બંધ-લૂપ ઉપચાર માટે આ પાસું સૌથી નિર્ણાયક છે અને આવા કોઈ ઉપકરણ હાલમાં વ્યાવસાયિક અથવા અન્યથા ઉપલબ્ધ નથી.

આ તે છે જ્યાં WAND ની અપવાદરૂપતા ચિત્રમાં આવે છે. સંશોધકોએ WAND વૈવિધ્યપૂર્ણ સર્કિટ ડિઝાઇન કરી છે જે સૂક્ષ્મ મગજના તરંગો તેમજ મજબૂત વિદ્યુત ધબકારા બંનેમાંથી સંપૂર્ણ સંકેતોને 'રેકોર્ડ' કરી શકે છે. વિદ્યુત ધબકારામાંથી સિગ્નલની બાદબાકી મગજના તરંગોમાંથી સ્પષ્ટ સંકેતમાં પરિણમે છે જે હાલના ઉપકરણોમાંથી કોઈ પણ કરવા સક્ષમ નથી. આમ, મગજના એક જ ક્ષેત્રમાં એક સાથે ઉત્તેજના અને રેકોર્ડિંગ આપણને ચોક્કસ ઘટનાઓ જણાવે છે જેનો ઉપયોગ આદર્શ ઉપચારની રચના માટે થઈ શકે છે. WAND વિવિધ એપ્લિકેશનોમાં ઉપયોગ માટે પુનઃપ્રોગ્રામિંગને મંજૂરી આપે છે. વાંદરાઓ પરના જીવંત પ્રયોગમાં, WAND ઉપકરણ ન્યુરલ સિગ્નેચર શોધવામાં નિપુણ હતું અને તે પછી ઇચ્છિત વિદ્યુત ઉત્તેજના પહોંચાડવામાં સક્ષમ હતું. આ બે કાર્યોને એકસાથે કરવા માટે પ્રથમ વખત ક્લોઝ્ડ-લૂપ સિસ્ટમનું નિદર્શન કરવામાં આવ્યું છે.

***

{તમે ટાંકેલા સ્ત્રોત(ઓ)ની સૂચિમાં નીચે આપેલ DOI લિંક પર ક્લિક કરીને મૂળ સંશોધન પેપર વાંચી શકો છો}

સ્રોત (ઓ)

Zhou A et al 2018. ક્લોઝ્ડ-લૂપ સ્ટીમ્યુલેશન અને નોન-હ્યુમન પ્રાઈમેટ્સમાં રેકોર્ડિંગ માટે વાયરલેસ અને આર્ટીફેક્ટ-ફ્રી 128-ચેનલ ન્યુરોમોડ્યુલેશન ડિવાઇસ. નેચર બાયોમેડિકલ એન્જિનિયરિંગ.
https://doi.org/10.1038/s41551-018-0323-x