В России болезнь Паркинсона победят «умной» стимуляцией мозга

Российские ученые представили первую в мире универсальную программную среду для обучения и тестирования алгоритмов адаптивной глубокой стимуляции мозга. Этот инструмент позволит создавать более безопасные и персонализированные терапии для пациентов с болезнью Паркинсона, подавляя симптомы с минимальными побочными эффектами.

Глубокая стимуляция мозга – эффективный метод, когда лекарства уже не помогают. Пациенту с болезнью Паркинсона назначают имплантацию электродов в базальные ганглии – именно в этой области мозга у больных наблюдается аномальная активность, приводящая к двигательным нарушениям. Электростимуляция подавляет активность нейронов, соответственно, скованность движений и тремор рук у пациентов уходят. Однако электроды работают постоянно, и такое непрерывное, хотя и несильное воздействие электрического тока может вызывать побочные эффекты, например, нарушения речи. А со временем могут быть повреждены и нервные ткани.

Новый подход меняет ситуацию. Дело в том, что имплантируемый электрод может не только стимулировать мозг, но и регистрировать электрическую активность нейронов. А это значит, что стимуляцию можно настраивать в зависимости от ситуации в режиме реального времени.

До сих пор не существовало единой платформы, где можно было бы сравнивать и совершенствовать такие алгоритмы. Новая разработка решает эту проблему.

Двунаправленные нейроинтерфейсы

«Мы сделали программную среду, в которой можно испытывать такие алгоритмы – неважно, с искусственным интеллектом или более простые. Система включает модель, которая имитирует, как нейроны отзываются на стимуляцию, какая активность наблюдается в мозге и даже то, как нейроны со временем меняют своё поведение», – пояснил руководитель исследования Дмитрий Дылов из Сколтеха и Института AIRI.

Система моделирует разные состояния пациента, например, сон или ходьбу, и позволяет тренировать алгоритмы искусственного интеллекта на синтезированных данных.

«Двунаправленные нейроинтерфейсы, то есть такие, которые одновременно считывают сигналы мозга и управляют нейростимуляцией, – это передовой край нейротехнологий, – прокомментировал профессор Московского государственного университета Михаил Лебедев. – Хоть уже и появились практические системы такого рода, полного понимания, как они должны работать, нет. В этой связи наша работа – реальный шаг к такому пониманию. Пока это только про болезнь Паркинсона, но применение для лечения других неврологических расстройств – впереди».

Внедрение этой платформы открывает новые возможности для мирового научного сообщества в области нейрофизиологии.