211service.com
Aanvallen opvangen voordat ze optreden
Onderzoekers van het MIT en Harvard bereiden zich voor op het uitvoeren van proeven met een nieuw apparaat voor de behandeling van epilepsie. Als dit lukt, zou het het eerste apparaat zijn dat automatisch aanvallen detecteert en behandelt, zegt John Guttag , bij MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Lab, die het samen met collega ontwikkelde Ali Shoeb en Steven Schachter , een neuroloog aan de Harvard Medical School, in Boston.
Momenteel hebben alleen al in de Verenigde Staten meer dan twee miljoen mensen epilepsie. En wereldwijd treft het één op de 100 mensen. Terwijl ongeveer de helft van hen de aandoening kan behandelen met medicamenteuze therapieën, vechten vele anderen een constante strijd om de juiste medicijnen te vinden om hun aandoening aan te pakken. En voor veel patiënten, zoals degenen bij wie epilepsie wordt veroorzaakt door trauma aan de hersenen, zijn medicijnen geen optie.
Guttag werkt aan een technologisch alternatief waarbij een pacemakerachtig apparaat in de borst van de patiënt wordt geïmplanteerd. Verbonden met het apparaat is een elektrode die zich om de nervus vagus wikkelt, een grote zenuw die van de hersenstam door de nek naar de buik loopt. Deze vagale zenuwstimulator (VNS) heeft twee modi, zegt Guttag. Men stimuleert de zenuw elektrisch met regelmatige tussenpozen. Er zijn aanwijzingen dat deze periodieke stimulatie een langdurig profylactisch effect heeft, zegt hij. Maar dit is wisselvallig.
De andere on-demand modus, die krachtigere elektrische stimulaties gebruikt, kan door de patiënt worden geactiveerd wanneer zich een aanval voordoet om te proberen deze te stoppen. Hoewel het precies niet bekend is waarom dit werkt, is er voldoende bewijs dat VNS aanvallen daadwerkelijk kan stoppen, zegt Guttag.
Maar er is een addertje onder het gras. Om de on-demand-modus te activeren, moeten patiënten een magnetische polsband over hun borst halen wanneer ze een aanval voelen opkomen, legt Schachter van Harvard uit. Daarom moet een patiënt de vroege tekenen van een aanval tijdig kunnen waarnemen om er iets aan te kunnen doen.
In mijn ervaringen kan meer dan de helft het begin van de aanvallen niet waarnemen, zegt Schachter. En van degenen die erin slagen de magneet te gebruiken, leidt slechts één op de vier gevallen tot een vermindering van de ernst van de aanval, zegt hij. Dit kan te wijten zijn aan een latentie-effect: elke vertraging kan minder effectief zijn in het verminderen van de symptomen.
Een deel van het probleem met VNS is dat het geen gesloten-lussysteem is, zegt Steven Rothman , een neuroloog aan de Washington University in St. Louis, MO, wat betekent dat er geen feedback is op het apparaat. Hij wijst erop dat het effectiever zou zijn als het systeem zelf, en niet de patiënt, de aanval zou kunnen detecteren.
Een nieuwe versie van het VNS-apparaat van Guttag, die de komende maanden bij 10 tot 20 patiënten wordt getest, probeert dit probleem op te lossen door het apparaat feedback van de patiënt te geven. De hersenactiviteit van de patiënt wordt gevolgd met behulp van een elektro-encefalogram (EEG) dat continu wordt geanalyseerd door een detectieprogramma. Wanneer een aanval wordt gedetecteerd, activeert het apparaat een elektromagneet die over de borst van de patiënt hangt, die op zijn beurt het geïmplanteerde VNS-apparaat activeert.
In eerste instantie zullen de EEG-elektroden worden gedragen als onderdeel van een apparaat dat eruitziet als een badmuts, zegt Guttag. Het zou niet altijd gedragen hoeven te worden, maar zou bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden tijdens het autorijden. En het doel op lange termijn is een veel minder opvallend object (we zouden het gemakkelijk onder een haarstuk kunnen plaatsen). Uiteindelijk zouden de elektroden permanent onder de hoofdhuid kunnen worden geplaatst, zegt hij. Evenzo zou het elektromagnetische activeringsmechanisme worden geïntegreerd in het geïmplanteerde VNS-apparaat. De mechanica van deze proof-of-principle-opstelling is nog steeds primitief, zegt Schachter, maar de allerbelangrijkste algoritmen zijn betrouwbaar.
In feite is het doel een detectieprogramma dat goed genoeg is om een aanval veel eerder waar te nemen dan een patiënt zou kunnen. Als dat zo is, zou zo'n apparaat niet alleen de ernst van aanvallen drastisch verminderen, maar ze ook voorkomen.
Een ander apparaat voor het detecteren van aanvallen, de Response Neurostimulator, ontwikkeld door NeuroPace in Mountain View, CA, is ook in ontwikkeling en ondergaat momenteel klinische proeven. En het omvat ook het proberen om aanvallen in een vroeg stadium te detecteren. In plaats van de nervus vagus te stimuleren, worden de hersenen echter rechtstreeks elektrisch gestimuleerd via elektroden die op het oppervlak van of in de hersenen zijn geïmplanteerd.
In theorie zou het apparaat van NeuroPace een gemakkelijkere taak moeten hebben om de aanval te detecteren, zegt Brian Litt , een neuroloog en bio-ingenieur in het ziekenhuis van de Universiteit van Pennsylvania, in Philadelphia, omdat dergelijke detectie-elektroden direct op de hersenen kunnen worden geplaatst. Daarentegen hebben hoofdhuidelektroden de neiging om veel luidruchtigere signalen op te pikken, zegt hij.
Wat Guttag betreft, heeft VNS echter een duidelijk voordeel: het is minder invasief, omdat we eigenlijk niets in de hersenen stoppen. Inderdaad, een VNS-apparaat dat automatisch zou kunnen werken, zou door patiënten worden verwelkomd, zegt Litt. Als het lukt, zou het voor epilepsie kunnen doen wat pacemakers en implanteerbare defibrillators hebben gedaan voor hartaandoeningen, zegt hij. Op dit moment is het hetzelfde als zeggen 'wanneer je een potentieel fataal hartritme voelt opkomen, sla jezelf dan in de borst'.