До неотдавна случващото се в мозъка по време на движение бе невъзможно да се наблюдава
(снимка: CC0 Public Domain)
Пробив в медицинската образна диагностика позволява на финансирани от ЕС изследователи да наблюдават мозъчната дейност по време на движение и да улавят ранните признаци на разстройства, засягащи координацията между мозъка и тялото, като болестта на Паркинсон например
от Андрю Дън
Финансирани от ЕС изследователи напредват в разработването на нови технологии, които им позволяват да наблюдават мозъчната дейност, докато пациентите се движат. Работата им трябва да проправи пътя към ранното откриване на болестта на Паркинсон и други неврологични нарушения, засягащи милиони хора в световен мащаб.
До неотдавна случващото се в мозъка по време на движение бе невъзможно да се наблюдава. Стандартното сканиране на мозъка изисква пациентите да са легнали и неподвижни, което ограничава способността на учените да разберат как мозъкът обработва ежедневните ситуации и как реагира на тях.
Благодарение на съвместната работа обаче на изследователите по проекта TwinBrain, 3-годишна научноизследователска инициатива, финансирана от ЕС и координирана от словенски учени, технологията, която прави това възможно, се доразвива, за да обхване нови зони в мозъка и нови функционалности.
Постоянно правим няколко неща едновременно, почти без да се замислим. Да си представим, че отиваме в супермаркета. Минаваме по коридорите, когато търсим нещата по списъка за пазаруване, като същевременно хвърляме по един поглед на най-новите промоции и се опитваме да не се блъснем в други купувачи.
Изследователи от ЕС понастоящем изучават такива ежедневни дейности с надеждата да намерят важна информация за откриването и лечението на сериозни неврологични заболявания.
„Тази ситуация може да изглежда много проста за младите и здравите хора, но тя също изисква мозъкът с лекота да извършва няколко задачи едновременно“, казва д-р Урош Марушич — старши научен сътрудник в Научно-изследователския център в Копер, Словения, и ръководител на новооткритата Словенска мобилна лаборатория за образни изследвания на мозъка/тялото (SloMoBIL).
Разбиране на взаимоотношенията между мускулите и мозъка
Марушич ръководи изследванията по проекта TwinBrain, които проучват и на мозъка и движенията по начин, който никога по-рано не е бил прилаган.
Приключилият през януари тази година проект обединява съвместните усилия на изследователи от Берлинския технически университет в Германия, Триесткия университет в Италия и Женевския университет в Швейцария, за да направят пробив в диагностиката и лечението на сложни неврологични състояния, които засягат движението.
Те включват болестта на Паркинсон — прогресивното неврологично заболяване, което засяга над 8 милиона души по света.
С напредването на възрастта нервните ни ресурси се изчерпват, а това увеличава т.нар. „когнитивни смущения на двигателната система“, което означава, че повече не можем да правим няколко неща едновременно по същия начин. Това вреди на наричания от Маришич „кръстосан разговор между мускулите и мозъка“.
„В ранните етапи на Паркинсон зад кулисите мозъкът компенсира недостатъците в равновесието и движенията“, казва Марушич, който също така е и доцент по кинезиология в университета Alma Mater Europaea в Марибор, Словения. „Това може да доведе до спъване или падане.“
Изследователите усъвършенстват технологията, наречена „мобилно образно изследване на мозъка/тялото“ (MoBI), която им позволява да наблюдават едновременно мозъка и движенията на тялото. Работата им ще направи възможно откриването на предупредителни сигнали за неврологични проблеми и по-ранното им лечение.
Технологията MoBI се проучва подробно в лабораторията за образни изследвания на мозъка/тялото към Берлинския технически университет (BEMoBIL). Благодарение на TwinBrain технологията е прехвърлена от Германия в Словения и допълнително е надстроена с данни от невролози и изследователи от Италия и Швейцария.
„Виждаме, че щом като участниците бъдат натоварени с допълнителна когнитивна задача — например с въпроси, докато пазят равновесие, те се опитват да впрегнат допълнителни нервни ресурси, но не винаги могат да обработват всичко“, казва Марушич.
Умът в движение
Технологията MoBI комбинира технологията на електроенцефалограмата (ЕЕГ), изследване, което измерва електрическата активност в мозъка, с електромиографията (ЕМГ), която измерва реакцията на мускулите, или електрическата активност, в отговор на стимулирането на мускула от страна на нерва. Използва се и технология за улавяне на движения.
„Сега можем да измерваме случващото се в мозъка, докато ходите, тичате или извършвате други видове физическа или умствена дейност“, казва Марушич.
Той описва това като едно от най-големите постижения на научните изследвания досега, но то създава и голямо предизвикателство по отношение на големите обеми данни. От внедряването на MoBI в Словения през 2021 г. участие в изпитването вземат петдесет и седем души.
За всяка секунда активност са събрани стотици показания, което води до милиони точки от данни. Те сега се синхронизират и анализират, като се използват изкуствен интелект и суперкомпютър — процес, който вече дава вълнуващи резултати.
Паоло Манганоти, професор по неврология в Триесткия университет, участва в набирането и изпитването на доброволци за изследването по TwinBrain. Той установява, че участниците се включват с голямо желание, за да спомогнат за подобряване на резултатите не само за тях, но и за всички бъдещи пациенти.
„TwinBrain предоставя изцяло нови данни за клиничната практика. Като интегрираме най-новите технологии, в рамките на няколко години можем да революционизираме диагностиката и наблюдението на болестта на Паркинсон, с което ще подобрим удовлетвореността на пациентите и качеството на живота им“, казва той.
Персонализирани здравни грижи
Следващата стъпка за Марушич е да опрости и оптимизира технологията в последващо научно изследване по проекта TBrainBoost, също финансиран от ЕС и базиран в SloMoBIL в Словения. Този път с нови партньори в изследването от Белгия, Германия, Малта и Словения.
Това ще даде възможност за разработването на нови, основани на технологията MoBI продукти за по-широка клинична употреба и в полза на пациентите с неврологични нарушения. Това ще утвърди и ролята на SloMoBIL като регионален център за високи научни постижения в тази област.
В по-дългосрочен план Марушич се надява това да доведе до по-добро и по-ранно лечение на болестта на Паркинсон и на други неврологични нарушения, както и до по-персонализирани здравни грижи.
„Искам пациентите да могат да идват на едно място, където да се обръща внимание на всички проблеми. Персонализирани центрове, предлагащи диагностика и лечение според нуждите — едно място, в което едновременно се извършва всичко“, казва той.
Изследванията в тази статия са финансирани от програма „Хоризонт“ на ЕС. Възгледите на интервюираните лица не отразяват непременно позицията на Европейската комисия. Статията е публикувана за пръв път в Horizon, списанието на ЕС за изследвания и иновации.