Innovative "hirnprothese" könnte mit gedächtnisverlust helfen


Innovative

Für die mehr als 5 Millionen Amerikaner, die mit Alzheimer-Krankheit leben, ist Gedächtnisverlust ein unheilbarer Aspekt der Bedingung. Hoffnung liegt jedoch in Form einer neuen Hirnprothese, die derzeit bei menschlichen Patienten getestet wird.

Der Hippocampus-Bereich des Gehirns ist bekannt als Speicherzentrum, und hier haben sich die Forscher auf ihr neues Gehirnimplantat konzentriert.

Die Ergebnisse der Arbeit mit dem Gehirnimplantat - die von Forschern an der University of Southern California (USC) und dem Wake Forest Baptist Medical Center in North Carolina entwickelt wurde - wurden vor kurzem auf der 37. jährlichen Internationalen Konferenz der IEEE Engineering in Medizin und Biologie vorgestellt Gesellschaft in Italien im August.

Das Implantat umfasst Elektroden, die in Regionen des Hippocampus, bekannt als Speicherzentrum des Gehirns, platziert sind.

Es wurde bei USC entworfen und im Wake Forest getestet, auf der vorherigen Forschung von Ted Berger gebaut und mit einem neuen Algorithmus von Dong Song entworfen, beide von USC.

Forscher erklären, dass, wenn das Gehirn sensorische Informationen empfängt, es ein Gedächtnis schmückt, indem es komplexe elektrische Signale sendet, die durch Bereiche des Hippocampus reisen. Hier werden die Signale neu codiert, bis sie eine endgültige Region erreichen, wo ein völlig anderes Signal zur Langzeitspeicherung geschickt wird.

Allerdings, wenn eine Region Schaden hat, verhindert sie die Übersetzung, was zu einer verpassten Gelegenheit für die langfristige Gedächtnisbildung führt. Aus diesem Grund kann sich zum Beispiel jemand mit Alzheimer-Krankheit an Ereignisse aus der Vergangenheit erinnern - bevor Hirnschäden aufgetreten sind - aber nicht in der Lage sind, neuere Langzeitgedächtnisse zu bilden.

Algorithmus prognostiziert Signale mit 90% Genauigkeit

Song und Berger auf neuronalen Daten mit Modellen und Algorithmen von Sam Deadwyler und Robert Hampson, der Abteilung für Physiologie & Pharmakologie am Wake Forest Baptist. Infolgedessen konnten die USC-Forscher genau nachahmen, wie ein Gedächtnis von kurzfristig in Langzeitgedächtnis übersetzt wird.

Sie taten dies zuerst mit Daten von Tieren, aber sie konnten dann die Gedächtnisbildung mit menschlichen Daten nachahmen.

  • Alzheimer ist die sechste Hauptursache des Todes
  • Es ist die einzige Todesursache in den Top 10, die nicht verhindert, geheilt oder verlangsamt werden kann
  • Unter den Senioren, 1 in 3 sterben mit Alzheimer oder einer anderen Demenz.

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Mit Patienten, die bereits Elektroden in der Hippocampus-Region ihres Gehirns hatten, um chronische Anfälle zu behandeln, lasen Deadwyler und Hampson zuerst die elektrischen Signale, die aus der Gedächtnisbildung resultierten, und schickten dann die Daten an Song und Berger.

Die beiden USC-Forscher setzten dann die Signale in ihr Modell, um zu lesen, wie die Signale aus der ersten Hippocampalregion von der zweiten Region übersetzt wurden.

Die Ergebnisse zeigten, dass nach Hunderten von Versuchen, die mit neun Patienten durchgeführt wurden, der Algorithmus in der Lage war, vorherzusagen, wie die Signale mit etwa 90% Genauigkeit übersetzt werden würden.

In der Tat, obwohl es derzeit keine Möglichkeit gibt, ein Gedächtnis zu lesen, indem man einfach sein elektrisches Signal betrachtet, umgeht die Prothese der Forscher den beschädigten Hippocampusabschnitt, um dem nächsten Bereich das korrekt übersetzte Signal zu geben.

"Es ist wie in der Lage, von Spanisch nach Französisch zu übersetzen, ohne in der Lage zu sein, jede Sprache zu verstehen", sagt Berger.

"Potenzielle wirksame Behandlung für einige Symptome der Demenz"

Die Aussicht auf eine Lösung für Patienten mit Gedächtnisverlust ist ein spannender Durchbruch in der neuronalen Forschung - eine, die die Aufmerksamkeit von Dr. Clare Walton, Research Manager bei der Alzheimer's Society in Großbritannien erwischt hat.

"Obwohl das klingt wie das Zeug der Science-Fiction-Geschichten", sagt sie, "die Forscher sind ein großes Problem für Menschen mit Alzheimer-Krankheit und andere Formen der Demenz - die Fähigkeit, neue Erinnerungen zu legen."

Dr. Walton fügt hinzu:

Wenn dieses Gerät weiter entwickelt und erfolgreich am Menschen getestet wird, könnte es sich als eine wirksame Behandlung für einige der Symptome der Demenz, aber es wird nicht heilen oder verlangsamen die Progression der Bedingung."

Die nächsten Schritte für die Forscher beinhalten den Versuch, das übersetzte Signal im Gehirn der Patienten zurückzusenden, um zu versuchen, den Schaden zu umgehen, so dass sich Langzeitgedächtnisse bilden können.

Im September, Medical-Diag.com Berichtet über eine Studie, die eine neue Gehirn-Imaging-Technik vorgeschlagen kann Schäden durch hohen Blutdruck, bevor irgendwelche Symptome von Schäden sichtbar sind.

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