Catturare le convulsioni prima che si verifichino

I ricercatori del MIT e di Harvard si stanno preparando a condurre prove su un nuovo dispositivo per il trattamento dell'epilessia. In caso di successo, sarebbe il primo dispositivo del genere a rilevare e trattare automaticamente le convulsioni, afferma Giovanni Guttag , al Computer Science and Artificial Intelligence Lab del MIT, che lo ha sviluppato con il collega Ali Shoeb e Steven Schachter , neurologo della Harvard Medical School, a Boston.

Attualmente, più di due milioni di persone nei soli Stati Uniti hanno l'epilessia. E a livello globale colpisce una persona su 100. Mentre circa la metà di loro è in grado di trattare la condizione con terapie farmacologiche, molti altri combattono una battaglia costante per trovare i farmaci giusti per colpire la loro condizione. E, per molti malati, come quelli la cui epilessia è causata da un trauma al cervello, i farmaci non sono un'opzione.

Guttag sta lavorando a un'alternativa tecnologica che prevede l'impianto di un dispositivo simile a un pacemaker nel torace del paziente. Collegato al dispositivo è un elettrodo che avvolge il nervo vago, un grande nervo che scende dal tronco cerebrale attraverso il collo e nell'addome. Questo stimolatore del nervo vagale (VNS) ha due modalità, afferma Guttag. Si stimola il nervo elettricamente a intervalli regolari. Ci sono alcune prove che questa stimolazione periodica ha un effetto profilattico a lungo termine, dice. Ma questo è incostante.

L'altra modalità su richiesta, che utilizza stimolazioni elettriche più potenti, può essere attivata dal paziente quando si verifica un attacco per cercare di fermarlo. Sebbene proprio perché questo funzioni sia sconosciuto, ci sono molte prove che VNS può effettivamente fermare le convulsioni, dice Guttag.

Ma c'è un problema. Per attivare la modalità su richiesta, i pazienti devono passare un cinturino da polso magnetico sul petto ogni volta che avvertono l'arrivo di un attacco, spiega Schachter di Harvard. Quindi, un paziente deve essere in grado di percepire i primi segni di un attacco in tempo sufficiente per fare qualcosa al riguardo.

Nelle mie esperienze più della metà non riesce a percepire l'inizio delle crisi, dice Schachter. E di coloro che riescono a usare il magnete, solo un caso su quattro si traduce in una riduzione della gravità della crisi, dice. Ciò può essere dovuto a un effetto di latenza: qualsiasi ritardo potrebbe essere meno efficace nel ridurre i sintomi.

Parte del problema con VNS è che non è un sistema a circuito chiuso, afferma Steven Rothman , un neurologo della Washington University di St. Louis, MO, il che significa che non c'è feedback sul dispositivo. Sottolinea che sarebbe più efficace se il sistema stesso, non il paziente, potesse rilevare il sequestro.

Una nuova versione del dispositivo VNS di Guttag, che sarà testato su un numero di pazienti compreso tra 10 e 20 nei prossimi mesi, tenta di risolvere questo problema fornendo al dispositivo il feedback del paziente. L'attività cerebrale del paziente sarà monitorata utilizzando un elettroencefalogramma (EEG) che viene continuamente analizzato da un programma di rilevamento. Quando viene rilevata una crisi, il dispositivo attiverà un elettromagnete appeso sul torace del paziente, che, a sua volta, attiverà il dispositivo VNS impiantato.

Inizialmente, gli elettrodi EEG verranno indossati come parte di un dispositivo che assomiglia a una cuffia da nuoto, afferma Guttag. Non dovrebbe essere indossato tutto il tempo, ma potrebbe essere utilizzato, ad esempio, durante la guida. E l'obiettivo a lungo termine è un oggetto molto meno appariscente (potremmo facilmente metterlo sotto un capello). Alla fine, gli elettrodi potrebbero essere posizionati in modo permanente sotto il cuoio capelluto, dice. Allo stesso modo, il meccanismo di attivazione elettromagnetica sarebbe integrato all'interno del dispositivo VNS impiantato. I meccanismi di questa configurazione di prova del principio sono ancora rozzi, afferma Schachter, ma gli algoritmi più importanti sono affidabili.

In effetti, l'obiettivo è un programma di rilevamento abbastanza buono da rilevare un attacco molto prima di quanto potrebbe fare un paziente. In tal caso, un tale dispositivo non solo ridurrebbe drasticamente la gravità delle convulsioni, ma potrebbe anche prevenirle.

Un altro dispositivo per rilevare le convulsioni, il neurostimolatore di risposta, sviluppato da NeuroPace a Mountain View, CA, è anche in fase di sviluppo e attualmente in fase di sperimentazione clinica. E comporta anche il tentativo di rilevare le convulsioni in una fase iniziale. Tuttavia, invece di stimolare il nervo vago, stimola elettricamente il cervello direttamente tramite elettrodi impiantati sulla superficie o all'interno del cervello.

In teoria, il dispositivo di NeuroPace dovrebbe avere un lavoro più semplice nel rilevare il sequestro, afferma Brian Litta , neurologo e bioingegnere presso l'Ospedale dell'Università della Pennsylvania, a Filadelfia, perché tali elettrodi di rilevamento possono essere posizionati direttamente sul cervello. Al contrario, gli elettrodi del cuoio capelluto tendono a raccogliere segnali molto più rumorosi, afferma.

Per quanto riguarda Guttag, tuttavia, VNS ha un chiaro vantaggio: è meno invasivo, perché in realtà non stiamo inserendo nulla nel cervello. In effetti, un dispositivo VNS in grado di funzionare automaticamente sarebbe accolto con favore dai pazienti, afferma Litt. In caso di successo, potrebbe fare per l'epilessia ciò che pacemaker e defibrillatori impiantabili hanno fatto per le condizioni cardiache, dice. Al momento, è l'equivalente di dire 'quando senti che un ritmo cardiaco potenzialmente fatale sta arrivando ti colpisce al petto'.

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