На протяжении более 60 лет кардиостимулятор (небольшое приспособление, имплантированное в грудную клетку для отправки электрических импульсов к сердцу) выполнял свою домашнюю работу, вызывая небольшие сокращения сердца, которые они не могли сделать самостоятельно.
Прибор продлил жизнь многим пациентам (в «экстремальном» варианте, ЭКМО, даже пауза смерти). Однако даже самые лучшие кардиостимуляторы игнорируют простой факт: здоровое сердце не бьется так точно, как метроном. Они ускоряются, когда мы вдыхаем, и замедляются, когда мы выдыхаем. На основе этой естественной вариации, называемой «синусовая дыхательная аритмия«Ученые всего мира создают бионический кардиостимулятор.
«Устройства должны прислушиваться к отзывам тела. Нам нужны более умные инструменты», игра в кости Джулиан Патон, профессор Бристольского университета в Англии и руководитель ряда исследований в этой области.
В бумаги опубликовано на этой неделе Журнал Физиология, Патон и его коллеги описывают бионический кардиостимулятор, который следует естественным ритмам сердца, компенсируя тем, кто устает более эффективно.
Устройство «считывает» электрические сигналы, исходящие от дыхания каждого человека, и соответствующим образом регулирует частоту сердечных сокращений. Другими словами, он идеально адаптируется к личному темпу каждого.
В тестах на мышах с сердечной недостаточностью устройство увеличивает кровь, которую сердце может качать на 20% по сравнению с традиционными кардиостимуляторами.
Далеко впереди настоящего
Нынешние кардиостимуляторы пытаются приспособиться к изменениям довольно старомодным способом, используя акселерометры или датчики температуры тела. Некоторые новые устройства начинают появляться в дыхании, но они настраиваются только на основе периодической «выборки» записанного дыхания. «Мы модулируем кибернетический кардиостимулятор вокруг различного и уникального дыхания, которое есть у каждого из нас». Патон отмечает.
Сердце кибернетического кардиостимулятора? Это разум
Устройство позади бионического кардиостимулятора использует аналоговый чип, основанный на нейронной сети и разработанный соавтором исследования, Ален Ногарет Университета Бата. В опытах на мышах он зафиксировал электрическую активность мышц диафрагмы, которые сокращаются при дыхании. Чип интерпретировал сигналы и преобразовывал их в последовательные действия электрической стимуляции левого предсердия сердца, чтобы заставить его биться в «сотрудничестве» с дыханием.
Преимущество использования аналогового чипа заключается в том, что в нем нет посредничества, и он может быстро реагировать на изменения в теле: устройство может быть миниатюрным и достигать размера почтовой марки.
Возможный прогресс
Патон говорит, что если тесты на людях подтвердят хорошие условия на мышах, то нет необходимости регистрировать сигналы диафрагмальной мышцы: просто интегрируйте чип в существующие кардиостимуляторы.
