Circuiti

Neurostimolatore wireless per i disturbi neurologici

Il nuovo neurostimolatore WAND funziona come un pacemaker per il cervello. Effettua trattamenti mirati ai pazienti affetti da epilessia e Parkinson

Un nuovo neurostimolatore sviluppato dagli ingegneri dell'UC Berkeley può percepire e stimolare la corrente elettrica nel cervello allo stesso tempo, offrendo trattamenti mirati ai pazienti con malattie come l'epilessia e il Parkinson.

Il dispositivo, chiamato WAND, funziona come un “pacemaker per il cervello”, controlla l'attività elettrica del cervello fornendo una stimolazione elettrica nel momento in cui rileva qualcosa di anomalo.

Questi dispositivi possono essere estremamente efficaci per prevenire tremori o convulsioni debilitanti in pazienti con una varietà di condizioni neurologiche. Gli impulsi elettrici che precedono un attacco o un tremore possono essere estremamente deboli. Per prevenire questi disturbi neurologici la frequenza e la forza della stimolazione elettrica richieste devono essere particolarmente mirate.

I precedenti dispositivi offrivano un trattamento ottimale solo dopo anni di piccoli aggiustamenti da parte dei medici. 'WAND' (Wireless Artifact-free Neuromodulation Device) è un dispositivo wireless autonomo: nel momento in cui riconosce i segni del tremore o delle convulsioni, ha la capacità di regolare autonomamente i parametri di stimolazione che inibiscono i movimenti indesiderati. Questo dispositivo a circuito chiuso può stimolare e registrare simultaneamente, ma anche regolare i parametri in tempo reale. 'WAND' può registrare l'attività elettrica su 128 canali o da 128 punti nel cervello. Un coefficiente molto elevato se si considera che i tradizionali sistemi a circuito chiuso si basano su otto canali. Per dimostrare il dispositivo, il team ha utilizzato 'WAND' per riconoscere e ritardare i movimenti specifici del braccio nei macachi Rhesus. Il dispositivo è descritto in uno studio apparso in Nature Biomedical Engineering.(1)

La dottoressa Rikky Muller,(2) una assistente professoressa di ingegneria elettronica e scienze informatiche a Berkeley spiega: “Il processo per trovare la giusta terapia di un paziente è estremamente costoso e può richiedere anni. Una significativa riduzione dei costi e della durata può potenzialmente portare a risultati e accessibilità notevolmente migliorati. Vogliamo consentire al dispositivo di capire qual è il modo migliore per stimolare un dato paziente a dare i migliori risultati. E puoi farlo solo ascoltando e registrando i segnali neurali.”

I fisici registrano la durata della vita di un qubit grafene

Gli scienziati hanno misurato per quanto tempo un qubit grafene può mantenere uno stato che gli consente di rappresentare contemporaneamente due stati logici

I ricercatori del MIT di Boston hanno registrato la “coerenza temporale” di un qubit grafene - per quanto tempo mantiene uno stato speciale che gli consente di rappresentare contemporaneamente due stati logici - segnando un passo in avanti critico per il calcolo quantistico pratico. La prima misurazione del suo genere potrebbe fornire un trampolino di lancio per il calcolo quantistico pratico.

I ricercatori del MIT di Boston e di altri paesi hanno registrato, per la prima volta, la “coerenza temporale” di un qubit grafene, ovvero per quanto tempo può mantenere uno stato speciale che gli consente di rappresentare contemporaneamente due stati logici. Secondo gli scienziati la dimostrazione, che ha utilizzato un nuovo tipo di qubit basato su grafene, rappresenta un passo avanti fondamentale per il calcolo quantistico pratico.

I bit quantistici superconduttori (semplicemente i qubit) sono atomi artificiali che usano vari metodi per produrre bit di informazione quantistica, la componente fondamentale dei computer quantistici. Analogamente ai circuiti binari tradizionali nei computer, i qubit possono mantenere uno dei due stati corrispondenti ai classici bit binari, uno 0 o 1. Ma questi qubit possono anche essere una sovrapposizione di entrambi gli stati contemporaneamente, che potrebbe consentire ai computer quantistici di risolvere problemi complessi che sono praticamente impossibili per i computer tradizionali. La quantità di tempo in cui questi qubit rimangono in questo stato di sovrapposizione viene definito come il loro “tempo di coerenza”. Più lungo è il tempo di coerenza, maggiore è la capacità del qubit di calcolare problemi complessi.

Recentemente, i ricercatori hanno incorporato materiali basati su grafene in dispositivi di calcolo quantistico. Superconduttori che promettono un calcolo più veloce e più efficiente, tra gli altri vantaggi. Fino ad ora, tuttavia, non c'era alcuna coerenza registrata per questi qubit avanzati, quindi non si sa se sono fattibili per il calcolo quantistico pratico.

Impianti cerebrali per i disturbi dell’umore testati su persone

Impianti cerebraliRicerche finanziate dall’esercito degli Stati Uniti stanno sviluppando applicazioni per registrare l’attività neuronale e stimolare automaticamente il cervello per curare le malattie mentali.

Impianti cerebrali che rilasciano impulsi elettrici sintonizzati con i sentimenti e i comportamenti della persona si stanno testando sulle persone per la prima volta. Due squadre di ricerca finanziate dal ramo di ricerca dell’esercito degli Stati Uniti, la DARPA, hanno iniziato prove preliminari di impianti cerebrali che usano algoritmi per individuare andamenti associati a disturbi dell’umore. Questi macchinari possono riportare il cervello a uno stato di benessere tramite una scossa che ha origine autonoma.

Il lavoro, presentato a metà novembre al meeting della Society for Neuroscience (SfN) a Washington DC, potrebbe portare a una cura per le malattie mentali più gravi che resistono alle cure odierne. Allo stesso tempo, però, suscita preoccupazioni di livello etico, perché questi impianti darebbero ai ricercatori un accesso diretto alle sensazioni dei pazienti in tempo reale.

L’approccio è conosciuto come stimolazione profonda del cervello ed è utilizzato per guarire disordini come il morbo di Parkinson, mentre ha avuto meno successo contro i disturbi dell’umore. Indizi più recenti suggeriscono che una costante stimolazione di una certa regione cerebrale potrebbe dare sollievo dalla depressione cronica, ma uno studio più vasto che ha coinvolto 90 persone che soffrono di depressione, dopo un anno di trattamento, non ha sottolineato nessun miglioramento.

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