同時感知および刺激を備えた完全埋め込み型慢性閉ループ神経調節装置の設計と検証

同時に感知と刺激を行う慢性埋め込み型閉ループ神経調節装置は、神経系の理解を深め、神経疾患の治療法を改善する可能性を秘めています。同時感知および刺激は、使用可能な神経データを最大化し、閉ループ作動のタイムディレイを最小化し、刺激に対する瞬時の応答を調査するために必要です。現在のシステムは、主に関心のある神経信号への刺激干渉のために同時感知および刺激を欠いています。高性能アンプの慎重な設計はシステム内の干渉を減少させるのに役立つことが証明されていますが、生物学的な影響（組織-電極インピーダンス不一致や治療を提供するために必要な刺激パラメータの制約など）によって、刺激が神経感知を汚染し続けています。この研究では、感知ハードウェア、刺激パラメータの選択、および残留刺激の干渉を相殺する分類アルゴリズムの組み合わせを通じて刺激の影響を緩和するための体系的な方法を説明します。これらの方法を検証するために、大型動物モデルのてんかんにおいて、1年以上にわたり完全埋め込み型システムを実装およびテストしました。このシステムは、刺激中および刺激後の海馬における発作活動を測定および検出することができることが証明されました。さらには、刺激中の発作検出に応じて神経調節を作動させる埋め込みアルゴリズムを示し、治療存在下での生体電気的マーカーを検出する能力を検証し、それに適切に滴定できることを示しました。刺激の存在下で神経状態を検出し、治療を最適に滴定する能力は、複数の疾患状態に対して閉ループ神経システムを一般化するために必要な重要な革新です。