Мозговая активность может предсказывать риск эпилептического приступа за 24 часа
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».