Yale 연구원의 학제 간 팀은 인간에게 이식될 때 간질 발작의 비율을 줄일 수 있는 뇌-기계 인터페이스 칩을 설계했다.

미국에서 300만 명 이상의 사람들이 간질 발작을 경험하며 환자의 60~70%가 약물로 상태를 성공적으로 치료할 수 있다. 나머지 개인의 경우 일상 기능에서의 역할과 상관없이 발작이 발생하는 뇌 부분을 수술로 제거하는 것이 문제를 완화하는 유일한 방법이었다. Yale 컴퓨터 과학자, 엔지니어 및 외과 의사로 구성된 팀은 간질 발작 중에 뉴런이 발화하는 경로를 단락 시키면 환자의 발작 비율을 성공적으로 줄일 수 있음을 발견했다. 스베빌리우스 재단Swebilius Foundation은 최근 연구를 계속할 수 있는 보조금을 팀에 수여했다.

"발작의 특징이 관찰되면 이 장치는 뇌의 해당 부분을 자극하고 치료할 수는 없지만 시간이 지남에 따라 환자의 60%가 이전보다 50% 적은 발작을 겪을 것이다."고 이러한 뇌-컴퓨터 인터페이스 칩을 환자에게 이식한 신경외과 명예 교수인 Dennis Spencer는 말했다.

팀은 여전히 성공률을 높이기 위해 노력하고 있다. 현재 각 칩에는 4개의 접점이 있는 2개의 전극이 있다. 발작을 단락 시키려고 할 때 의사는 두 전극 사이의 선형 경로에서만 뇌를 자극할 수 있다.

이 칩은 공간적으로나 시간적으로 고유하게 표적화 되어 뇌의 중요한 영역으로 확장되는 발작에 대한 약물이나 수술보다 우수하다. 그러나 칩의 표적 특성으로 인해 발작이 뇌 주위를 빠르게 움직이는 연결 네트워크를 따라갈 때 많은 경우 부적절하다.

신경과 조교수인 Hitten Zaveri는 "발작을 관리하기 위해 모니터링하고 조절해야 하는 여러 노드가 있다. "우리는 훨씬 더 많은 실시간 처리를 수행해야 하고 알고리즘은 더 정교하고 까다롭지만 이 모든 것을 빠듯한 전력 예산으로 제공해야 한다."

팀은 하드웨어-소프트웨어 시너지 효과를 통해 처리 능력을 높이기 위해 노력하고 있다. 정보를 저장하는 알고리즘과 같은 구체적인 서브루틴은 칩에 하드코딩되고 결합되어 해당 질병에 특정한 새로운 치료 계획을 생성한다. 이는 코드 세트 또는 피아노의 서브루틴이 함께 결합되어 아름다운 구성을 만드는 것과 유사하다.

“10-15밀리와트에 달하는 전력 예산에서 보드에 보관하는 전력을 전선까지 최적화해야 한다. 말 그대로 삶과 죽음의 문제이다."고 이 프로젝트의 공동 작업자인 컴퓨터 과학 조교수 Aurag Khandelwal이 말했다.

많은 환자들이 간질과 관련된 동반질환을 가지고 있다. 여기에는 심각한 불안과 우울증이 포함될 수 있다. Spencer에 따르면, 그러한 장애는 종종 간질 발작과 동일한 뇌의 신경 경로를 따른다.

Yale 칩은 다목적으로 설계되었다. 즉, 다른 신경 및 심리적 장애도 대상으로 하도록 프로그램을 코딩하고 업로드할 수 있다.

Spencer는 “불안과 우울증에 대한 네트워크는 발작을 담당하는 네트워크와 많이 겹친다. “궁극적으로, 끔찍한 간질 환자를 돕기 위한 시도는 불안과 발작을 동시에 제어하려는 시도일 수 있다. 그것이 장기적인 사명이다.”