Американские специалисты обнаружила модели мозговой активности, которые предсказывают эпилептические приступы за 24 часа до их возникновения.
Команда специалистов по эпилепсии Калифорнийского университета в Сан-Франциско разработала метод прогнозирования риска приступа в течении следующих 24 часов. Это открытие может помочь значительному количеству пациентов и улучшить качество жизни 2,9 миллиона американцев, которые живут с неопределённостью, связанной с эпилепсией, каждый день.
Викрам Рао, доктор медицинских наук, профессор неврологии, со своими коллегами продемонстрировали, что перед приступом в мозге возникает специфическая активность, которая проявляется в аномальной связи между некоторыми его областями. Исследователи выяснили, что, анализируя всего лишь 90 секунд таких аберрантных мозговых сигналов, можно спрогнозировать риск возникновения приступа.
«До сих пор в значительной степени не было известно, как именно меняется активность мозга перед приступом и что становится его причиной. Если мы сможем определить одно из таких событий, то сможем предоставить пациентам информацию, которая поможет им справиться с одним из самых стрессовых аспектов эпилепсии – непредсказуемостью припадков», — говорит доктор Викрам Рао.
Результаты исследования были опубликованы 12 июля в медицинском журнале «Nature Medicine».
Буря в мозге
Попытки предсказать эпилептические припадки предпринимались и раньше, однако современные методы требуют длительного сбора данных, что может быть утомительным для пациентов. Точность прогнозирования зависит от множества факторов, включая особенности состояния человека, качество данных и используемый алгоритм.
Людям, страдающим эпилепсией и не реагирующим на противосудорожные препараты, могут имплантировать устройство, способное контролировать активность мозга. При обнаружении признаков приближающегося припадка оно может попытаться предотвратить его с помощью электрической стимуляции.
Эти чувствительные системы нейростимуляции, или RNS-устройства, иногда не успевают предотвратить приступ, поскольку реагируют слишком поздно. Однако технология, разработанная Викрамом Рао, может предсказывать приближающийся приступ.
Рао сотрудничает с Анкитом Хамбхати – доктором философии и доцентом нейрохирургии. Доктор Анкит изучает мозговые цепи, связанные с эпилепсией, и надеется выявить закономерность изменений во взаимодействии различных частей мозга, которая позволит более точно и легко предсказывать приближающийся приступ.
«У пациентов не всегда случаются приступы, но их эпилепсия при этом никуда не исчезает, — говорит Хамбхати. – Мы стремимся выявить признаки того, как мозг пациентов функционирует задолго до приступа, пока болезнь присутствует на фоне, но не проявляется в виде судорог».
Рао набрал 15 добровольцев, у которых приступы возникают из-за гиппокампа — части мозга, находящейся по обе его стороны и играющей важную роль в большинстве случаев эпилепсии. У всех участников эксперимента были установлены устройства RNS, которые в течение нескольких месяцев регистрировали активность мозга. Исследователи анализировали эти данные в поисках закономерностей.
В результате ббыл обнаружен цикл активности, который длился несколько дней и был связан с приступами. В этом цикле наблюдались изменения в связях между двумя гиппокампами.
Когда риск приступа был низким, правый и левый гиппокампы работали независимо друг от друга, как это обычно бывает у здоровых людей. Однако по мере усиления признаков риска припадка обе стороны начинали взаимодействовать, постепенно синхронизируясь.
Хамбхати объяснил, что какой бы механизм ни мешал двум гиппокампам общаться друг с другом, он нарушался. Результат этого нарушения можно сравнить с началом штормовой погоды.
«Перед штормом набегают облака и поднимается ветер, и вы понимаете, что скоро всё действительно начнется».
Мгновенное прогнозирование приступов
В мозге человека, страдающего эпилепсией, время между «солнечным небом» и «ударом шторма» составляет от нескольких минут до нескольких часов, но признаки приближения приступа проявляются с точностью до суток до его начала.
Чтобы увидеть эти индикаторы, команда Рао обработала данные с RNS-устройств пациентов с помощью своего алгоритма.
Исследователи обнаружили, что для определения вероятности возникновения приступа в течение следующих 24 часов достаточно всего 90 секунд данных. Этот процесс они назвали «мгновенным прогнозированием приступов». Благодаря этой методике человек получает возможность принять необходимые меры предосторожности: например, отказаться от вождения или убедиться, что рядом с ним находится человек, который сможет помочь.
Схема прогнозирования была аналогичной практически для всех 15 участников исследования. Это даёт основания полагать, что такой подход может быть эффективен и для других людей с этой формой эпилепсии.
Рао и Хамбхати планируют протестировать метод на гораздо большем числе пациентов, включая людей с разными типами эпилепсии. Они также надеются разработать метод сбора данных неинвазивным способом, который не требует мозгового имплантата.
Опросы людей, страдающих эпилепсией, показывают, что до 70% из них хотели бы использовать систему прогнозирования для того, чтобы лучше планировать свой день. Хамбхати отметил, что пациентам важно знать не только о высоком риске приступа, но и о низком.
«Люди с эпилепсией часто живут в сильном страхе перед непредсказуемым событием, что избегают делать то, что им хотелось бы. Благодаря этим методам прогнозирования они могут быть уверены, что могут спокойно провести обычный день».