На протяжении более 60 лет кардиостимулятор — устройство, вживляемое в грудную клетку, которое передает электрические импульсы в сердце — служит своеобразным маятником, создающим устойчивый сердечный ритм, когда оно не способно делать этого самостоятельно.
Устройство помогло продлить множество жизней, но даже самые искушенные кардиостимуляторы игнорируют важный биологический факт: здоровые сердца не бьются постоянно, как метроном. Они ускоряются при вдохе и замедляются при выдохе. Этот естественный процесс называется дыхательной синусовой аритмией, и его воспроизведение может быть ключом к улучшению кардиостимулятора.
«Устройства должны прислушиваться к обратной связи от тела», - говорит Джулиан Патон, профессор Бристольского Университета, который ведет некоторые исследования в этой области. «Нам нужны более умные устройства».
В своей статье исследователи сообщили, что создали кардиостимулятор, управляемый нейросетью.
В ходе испытания на крысах с сердечной недостаточностью устройство увеличило количество перекачиваемой крови на 20% по сравнению с обычным монотонным кардиостимулятором.
Устройство оснащено аналоговым чипом на основе нейронной сети. В экспериментах на крысах она регистрировала электрическую активность мышц диафрагмы, которые сокращаются при вдохе. Чип интерпретирует сигналы, передаваемые ему в режиме реального времени. Затем устройство подает электрическую стимуляцию в левое предсердие сердца, заставляя его биться синхронно с дыханием.
По словам Патона, преимущество использования аналогового устройства по сравнению с цифровым заключается в том, что оно может быстро реагировать на изменения, поступающие от тела. Устройство является масштабируемым и может быть уменьшено до размера почтовой марки.
По словам профессора, если исследование продвинется до людей, его команде не нужно будет регистрировать сигналы от диафрагмы. Вместо этого они смогут интегрировать устройство в обычные кардиостимуляторы и фиксировать дыхание путем измерения электрических изменений сопротивления грудной клетки.