ट्रांसक्रानियल केंद्रित अल्ट्रासाउंड, उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगों का उपयोग करके मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्रों को उत्तेजित करने की एक गैर-आक्रामक तकनीक, कई न्यूरोलॉजिकल विकारों के लिए एक आशाजनक उपचार रणनीति हो सकती है।विशेष रूप से, यह दवा-प्रतिरोधी मिर्गी और बार-बार होने वाले झटके से जुड़ी अन्य स्थितियों के इलाज में मदद कर सकता है।

सुंगक्यंकवान यूनिवर्सिटी (एसकेकेयू), इंस्टीट्यूट फॉर बेसिक साइंस (आईबीएस) और कोरिया इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक नया सेंसर विकसित किया है जिसका उपयोग मरीजों पर ट्रांसक्रानियल केंद्रित अल्ट्रासाउंड करने के लिए किया जा सकता है।यह सेंसर, एक पेपर में पेश किया गयाप्रकाशितमेंप्रकृति इलेक्ट्रॉनिक्स, अपने आकार को अनुकूलित करता है और कॉर्टिकल सतहों का बारीकी से पालन कर सकता है, जिससे उपयोगकर्ता तंत्रिका संकेतों को रिकॉर्ड कर सकते हैं और कम तीव्रता वाली अल्ट्रासाउंड तरंगों के माध्यम से विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्रों को उत्तेजित कर सकते हैं।

"मस्तिष्क सेंसर पर पिछला शोध जो मस्तिष्क की सतह से संपर्क करता है, उसे सटीक माप के साथ संघर्ष करना पड़ामस्तिष्क संकेतमस्तिष्क की जटिल परतों के साथ मजबूती से जुड़ने में असमर्थता के कारण, "अध्ययन के पर्यवेक्षक लेखक डोंघी सोन ने टेक एक्सप्लोर को बताया।

"इस सीमा के कारण मस्तिष्क की पूरी सतह का सटीक विश्लेषण करना और मस्तिष्क के घावों का सटीक निदान करना मुश्किल हो गया। जबकि।"एक मस्तिष्क सेंसर पहले विकसित किया गया थाप्रोफेसर जॉन ए. रोजर्स और प्रोफेसर डे-ह्योंग किम द्वारा इस मुद्दे को इसके बेहद पतले रूप के कारण कुछ हद तक संबोधित किया गया, फिर भी इसे गंभीर वक्रता वाले क्षेत्रों में सख्त आसंजन प्राप्त करने में चुनौतियों का सामना करना पड़ा।

प्रोफेसर रोजर्स और किम द्वारा पहले विकसित किया गया सेंसर मस्तिष्क की सतह पर अधिक सटीक माप एकत्र करता पाया गया था।अपने वादे के बावजूद, इस सेंसर ने विभिन्न सीमाएँ प्रस्तुत कीं, जैसे कि मस्तिष्क की उन सतहों का पालन करने में विफल होना जिनमें बड़ी वक्रता थी, साथ ही मस्तिष्क में सूक्ष्म गति और प्रवाह के कारण अपने मूल लगाव बिंदु से फिसलने की संभावना थी।सेरेब्रल स्पाइनल फ्लूइड (सीएसएफ)।

ये देखी गई चुनौतियाँ चिकित्सा सेटिंग्स में इसके संभावित उपयोग को सीमित करती हैं, क्योंकि वे लंबे समय तक लक्ष्य क्षेत्रों में मस्तिष्क संकेतों को लगातार मापने की इसकी क्षमता को कम करती हैं।अपने अध्ययन के हिस्से के रूप में, सोन और उनके सहयोगियों ने एक नया सेंसर विकसित करने की योजना बनाई जो इन सीमाओं को पार कर सकता है, घुमावदार मस्तिष्क सतहों का अच्छी तरह से पालन कर सकता है और इस प्रकार विस्तारित समय अवधि के लिए माप के विश्वसनीय संग्रह को सक्षम कर सकता है।

सोन ने कहा, "हमने जो नया सेंसर विकसित किया है, वह अत्यधिक घुमावदार मस्तिष्क क्षेत्रों के अनुरूप हो सकता है और मस्तिष्क के ऊतकों से मजबूती से चिपक सकता है।""यह मजबूत आसंजन लक्षित क्षेत्रों से मस्तिष्क संकेतों के दीर्घकालिक और सटीक माप की अनुमति देता है।"

सोन और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित सेंसर, जिसे ईसीओजी कहा जाता है, बिना कोई रिक्त स्थान बनाए मस्तिष्क के ऊतकों से सुरक्षित रूप से चिपक जाता है।यह बाहरी यांत्रिक गतिविधियों से उत्पन्न होने वाले शोर को काफी कम कर सकता है।

सोन ने कहा, "यह विशेषता कम तीव्रता वाले केंद्रित अल्ट्रासाउंड (एलआईएफयू) के माध्यम से मिर्गी के इलाज की प्रभावशीलता को बढ़ाने में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।""हालांकि यह सर्वविदित है कि अल्ट्रासाउंड मिर्गी की गतिविधि को कम करने में मदद कर सकता है, रोगी की स्थितियों में परिवर्तनशीलता और व्यक्तियों के बीच मतभेदों ने प्रत्येक रोगी के लिए उपचार तैयार करने में महत्वपूर्ण चुनौतियां पैदा की हैं।"

हाल के वर्षों में, कई शोध समूह मिर्गी और अन्य तंत्रिका संबंधी विकारों के लिए व्यक्तिगत अल्ट्रासाउंड उत्तेजना उपचार तैयार करने की कोशिश कर रहे हैं।हालांकि, व्यक्तिगत रोगियों की जरूरतों के आधार पर उपचार को आकार देने के लिए, उन्हें विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्रों को उत्तेजित करते हुए वास्तविक समय में रोगी की मस्तिष्क तरंगों को मापने में सक्षम होना चाहिए।

सोन ने कहा, "पारंपरिक मस्तिष्क की सतह से जुड़े सेंसरों को इससे संघर्ष करना पड़ा क्योंकि अल्ट्रासाउंड-प्रेरित कंपन के कारण महत्वपूर्ण शोर होता था, जिससे वास्तविक समय में मस्तिष्क तरंगों की निगरानी करना मुश्किल हो जाता था।"

"यह सीमा व्यक्तिगत उपचार रणनीतियों को बनाने में एक बड़ी बाधा थी। हमारा सेंसर शोर को काफी कम कर देता है, जिससे व्यक्तिगत अल्ट्रासाउंड उत्तेजना के माध्यम से मिर्गी का सफल उपचार संभव हो जाता है।"

सोन और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित शेप-मॉर्फिंग और कॉर्टेक्स-चिपकने वाला मस्तिष्क सेंसर में तीन मुख्य परतें शामिल हैं।इनमें एक हाइड्रोजेल-आधारित परत शामिल है जो भौतिक और रासायनिक दोनों तरह से ऊतक के साथ बंध सकती है, एक स्व-उपचार पॉलिमर-आधारित परत जो इसके नीचे की सतह के आकार से मेल खाने के लिए अपना आकार बदल सकती है, और एक खींचने योग्य, अल्ट्राथिन परत जिसमें सोने के इलेक्ट्रोड होते हैं औरआपस में जुड़ता है।

"जब सेंसर लगाया जाता हैमस्तिष्क की सतह, हाइड्रोजेल परत एक जेलेशन प्रक्रिया से गुजरती है, जो मस्तिष्क के ऊतकों के साथ एक त्वरित, मजबूत लगाव शुरू करती है," सोन ने समझाया।

"इसके बाद, स्व-उपचार पॉलिमर सब्सट्रेट विकृत होना शुरू हो जाता है, जो मस्तिष्क की वक्रता के अनुरूप होता है, समय के साथ सेंसर और ऊतक के बीच संपर्क क्षेत्र बढ़ता है। एक बार जब सेंसर पूरी तरह से मस्तिष्क की आकृति का पालन करता है, तो यह तैयार हो जाता हैसंचालित करें।"

इस शोध दल द्वारा विकसित सेंसर में हाल के वर्षों में पेश किए गए अन्य मस्तिष्क सेंसरों की तुलना में कई फायदे हैं।सबसे पहले, यह मस्तिष्क के ऊतकों से सुरक्षित रूप से जुड़ सकता है, साथ ही मस्तिष्क की सतहों पर मजबूती से फिट होने के लिए अपने आकार को भी अनुकूलित कर सकता है, भले ही उनकी वक्रता का स्तर कुछ भी हो।

घुमावदार सतहों के आकार को अनुकूलित करके, सेंसर बाहरी अल्ट्रासाउंड सिमुलेशन द्वारा उत्पन्न कंपन को कम करता है।यह डॉक्टरों को सामान्य परिस्थितियों में और अल्ट्रासाउंड सिमुलेशन के दौरान अपने मरीजों के मस्तिष्क में तरंगों को सटीक रूप से मापने की अनुमति दे सकता है।

सोन ने कहा, "हमें उम्मीद है कि यह तकनीक न केवल मिर्गी के इलाज में बल्कि विभिन्न मस्तिष्क विकारों के निदान और उपचार में भी लागू होगी।""हमारे काम का सबसे महत्वपूर्ण पहलू एक ऊतक-चिपकने वाली तकनीक का संयोजन है जो सेंसर को सतह पर मजबूती से चिपकने में सक्षम बनाता हैमस्तिष्क ऊतकऔर एक आकार-रूपांतरण तकनीक जो इसे बिना खालीपन पैदा किए मस्तिष्क की आकृति के अनुरूप बनने की अनुमति देती है।"

अब तक, सोन और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित नए सेंसर का परीक्षण जीवित और जागृत कृन्तकों पर किया गया है।एकत्र किए गए निष्कर्ष अत्यधिक आशाजनक थे, क्योंकि टीम जानवरों में मस्तिष्क तरंगों को सटीक रूप से मापने और दौरे को नियंत्रित करने में सक्षम थी।

शोधकर्ताओं ने अंततः उच्च-घनत्व सरणी बनाने के लिए अपने डिज़ाइन पर निर्माण करते हुए, सेंसर को स्केल करने की योजना बनाई है।इसके बीत जाने के बादक्लिनिकल परीक्षणयह उन्नत सेंसर मिर्गी या अन्य न्यूरोलॉजिकल विकारों का निदान और उपचार कर सकता है, साथ ही संभावित रूप से अधिक प्रभावी कृत्रिम प्रौद्योगिकियों के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकता है।

सोन ने कहा, "हमारा मस्तिष्क सेंसर वर्तमान में 16 इलेक्ट्रोड चैनलों से सुसज्जित है, जो उच्च-रिज़ॉल्यूशन मस्तिष्क सिग्नल मैपिंग के संदर्भ में सुधार के लिए एक क्षेत्र प्रस्तुत करता है।"

"इसे ध्यान में रखते हुए, हम अधिक विस्तृत और उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले मस्तिष्क सिग्नल विश्लेषण को सक्षम करने के लिए इलेक्ट्रोड की संख्या में उल्लेखनीय वृद्धि करने की योजना बना रहे हैं। इसके अतिरिक्त, हमारा लक्ष्य मस्तिष्क की सतह पर मस्तिष्क सेंसर को प्रत्यारोपित करने के लिए एक न्यूनतम आक्रामक विधि विकसित करना है।इसे नैदानिक ​​अनुसंधान में लागू करने का अंतिम लक्ष्य है।"

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