Μία μέθοδο που επιτρέπει την «αποκωδικοποίηση» της διάθεσης ενός ανθρώπου μέσω των σημάτων από τους νευρώνες του εγκεφάλου του ανέπτυξαν ερευνητές του University of Southern California (USC) και του UC San Francisco.
H μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature Biotechnology, αποτελεί σημαντικό βήμα προς τη δημιουργία νέων θεραπειών «κλειστού κυκλώματος», που χρησιμοποιούν διέγερση εγκεφάλου για την αντιμετώπιση διαταραχών διάθεσης και άγχους σε εκατομμύρια ασθενείς στους οποίους δεν αποδίδουν αποτελέσματα οι συμβατικές θεραπείες.
Της ανάπτυξης της τεχνολογίας αποκωδικοποίησης ηγήθηκε η επίκουρη καθηγήτρια Μαριάμ Σανέτσι, ενώ ο καθηγητής Έντουαρντ Τσανγκ ήταν υπεύθυνος για την εμφύτευση σε ανθρώπους και τη συλλογή δεδομένων. Στο πλαίσιο της έρευνας επελέγησαν επτά εθελοντές μεταξύ μιας ομάδας επιληπτικών, στους οποίους ήδη είχαν εμφυτευθεί ηλεκτρόδια για «συμβατικούς» σκοπούς κλινικής παρακολούθησης. Μέσω αυτών των ηλεκτροδίων αποκωδικοποιήθηκαν μεγάλης κλίμακας εγκεφαλικά σήματα, ενώ παράλληλα οι ασθενείς συμπλήρωναν ερωτηματολόγια για τη διάθεσή τους. Η Σανέτσι και οι φοιτητές της, Ομίντ Σάνι και Γιουξιάο Γιανγκ, χρησιμοποίησαν τα δεδομένα αυτά για την ανάπτυξη μιας τεχνολογίας που μπορεί να αποκωδικοποιεί τις διακυμάνσεις διάθεσης ανά το πέρασμα του χρόνου με βάση τα εγκεφαλικά σήματα του κάθε ατόμου- κάτι που δεν είχε επιτευχθεί μέχρι τώρα.
«Η διάθεση “αντιπροσωπεύεται” σε πολλαπλές περιοχές στον εγκέφαλο...οπότε η αποκωδικοποίησή της αποτελεί μια μοναδική υπολογιστική πρόκληση» είπε η Σανέτσι. «Η πρόκληση αυτή γίνεται ακόμα πιο δύσκολη λόγω του ότι δεν έχουμε πλήρη κατανόηση του πώς αυτές οι περιοχές συντονίζουν τη δραστηριότητά τους για την κωδικοποίηση της διάθεσης, και το ότι η διάθεση είναι εγγενώς δύσκολο να αξιολογηθεί. Για να λύσουμε αυτή την πρόκληση, χρειάστηκε να αναπτύξουμε νέες μεθοδολογίες αποκωδικοποίησης, που ενσωματώνουν σήματα από νευρώνες από διάφορες περιοχές του εγκεφάλου, ενώ επίσης αντιμετωπίζουν το πρόβλημα των όχι και πολύ συχνών ευκαιριών για μέτρηση διαθέσεων».
Οι ερευνητές ανέλυσαν εγκεφαλικά σήματα από ηλεκτρόδια στους επτά εθελοντές, και τα δεδομένα συγκρίθηκαν με αυτά από ένα ερωτηματολόγιο 24 ερωτήσεων. Εν τέλει ήταν δυνατή η διαπίστωση μοτίβων στα σήματα, που αντιστοιχούσαν στις διαθέσεις αυτές και η δημιουργία ενός αποκωδικοποιητή που μπορεί ανεξάρτητα να αναγνωρίζει τα μοτίβα και να προβλέπει τις διακυμάνσεις διάθεσης του κάθε ασθενούς μέσα σε διάστημα ημερών.
Η τεχνολογία αυτή ανοίγει τον δρόμο για πιο εξατομικευμένες και στοχευμένες θεραπείες για νευροψυχιατρικές διαταραχές, όπως η κατάθλιψη και το άγχος, για εκατομμύρια ανθρώπων που δεν ανταποκρίνονται στις συνηθισμένες μεθόδους, εκτιμά η Σανέτσι.
H μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature Biotechnology, αποτελεί σημαντικό βήμα προς τη δημιουργία νέων θεραπειών «κλειστού κυκλώματος», που χρησιμοποιούν διέγερση εγκεφάλου για την αντιμετώπιση διαταραχών διάθεσης και άγχους σε εκατομμύρια ασθενείς στους οποίους δεν αποδίδουν αποτελέσματα οι συμβατικές θεραπείες.
Της ανάπτυξης της τεχνολογίας αποκωδικοποίησης ηγήθηκε η επίκουρη καθηγήτρια Μαριάμ Σανέτσι, ενώ ο καθηγητής Έντουαρντ Τσανγκ ήταν υπεύθυνος για την εμφύτευση σε ανθρώπους και τη συλλογή δεδομένων. Στο πλαίσιο της έρευνας επελέγησαν επτά εθελοντές μεταξύ μιας ομάδας επιληπτικών, στους οποίους ήδη είχαν εμφυτευθεί ηλεκτρόδια για «συμβατικούς» σκοπούς κλινικής παρακολούθησης. Μέσω αυτών των ηλεκτροδίων αποκωδικοποιήθηκαν μεγάλης κλίμακας εγκεφαλικά σήματα, ενώ παράλληλα οι ασθενείς συμπλήρωναν ερωτηματολόγια για τη διάθεσή τους. Η Σανέτσι και οι φοιτητές της, Ομίντ Σάνι και Γιουξιάο Γιανγκ, χρησιμοποίησαν τα δεδομένα αυτά για την ανάπτυξη μιας τεχνολογίας που μπορεί να αποκωδικοποιεί τις διακυμάνσεις διάθεσης ανά το πέρασμα του χρόνου με βάση τα εγκεφαλικά σήματα του κάθε ατόμου- κάτι που δεν είχε επιτευχθεί μέχρι τώρα.
«Η διάθεση “αντιπροσωπεύεται” σε πολλαπλές περιοχές στον εγκέφαλο...οπότε η αποκωδικοποίησή της αποτελεί μια μοναδική υπολογιστική πρόκληση» είπε η Σανέτσι. «Η πρόκληση αυτή γίνεται ακόμα πιο δύσκολη λόγω του ότι δεν έχουμε πλήρη κατανόηση του πώς αυτές οι περιοχές συντονίζουν τη δραστηριότητά τους για την κωδικοποίηση της διάθεσης, και το ότι η διάθεση είναι εγγενώς δύσκολο να αξιολογηθεί. Για να λύσουμε αυτή την πρόκληση, χρειάστηκε να αναπτύξουμε νέες μεθοδολογίες αποκωδικοποίησης, που ενσωματώνουν σήματα από νευρώνες από διάφορες περιοχές του εγκεφάλου, ενώ επίσης αντιμετωπίζουν το πρόβλημα των όχι και πολύ συχνών ευκαιριών για μέτρηση διαθέσεων».
Οι ερευνητές ανέλυσαν εγκεφαλικά σήματα από ηλεκτρόδια στους επτά εθελοντές, και τα δεδομένα συγκρίθηκαν με αυτά από ένα ερωτηματολόγιο 24 ερωτήσεων. Εν τέλει ήταν δυνατή η διαπίστωση μοτίβων στα σήματα, που αντιστοιχούσαν στις διαθέσεις αυτές και η δημιουργία ενός αποκωδικοποιητή που μπορεί ανεξάρτητα να αναγνωρίζει τα μοτίβα και να προβλέπει τις διακυμάνσεις διάθεσης του κάθε ασθενούς μέσα σε διάστημα ημερών.
Η τεχνολογία αυτή ανοίγει τον δρόμο για πιο εξατομικευμένες και στοχευμένες θεραπείες για νευροψυχιατρικές διαταραχές, όπως η κατάθλιψη και το άγχος, για εκατομμύρια ανθρώπων που δεν ανταποκρίνονται στις συνηθισμένες μεθόδους, εκτιμά η Σανέτσι.
