Elemind, startup zrodzony z MIT innowacji, opracowała unikalną opaskę EEG, której celem jest poprawa jakości snu poprzez dostosowanie stymulacji akustycznej do fal mózgowych użytkownika.
To pilotażowo przetestowane urządzenie okazało się obiecujące w skracaniu czasu potrzebnego na zaśnięcie osobom cierpiącym na bezsenność na początku snu. Oprócz podstawowego zastosowania firma bada szersze zastosowania w neuronauce, w tym poprawę pamięci i redukcję drżenia, wyobrażając sobie przyszłość, w której stanami mózgu można zarządzać jak aplikacje.
Innowacyjna technologia snu
Czy zdarza Ci się wiercić i przewracać w łóżku po długim dniu, żałując, że nie możesz po prostu zaprogramować swojego mózgu, aby się wyłączył i przespał?
Może to brzmieć jak science fiction, ale taki jest cel startupu Elemind, który wykorzystuje opaskę na głowę z elektroencefalogramem (EEG), która emituje stymulację akustyczną dostosowaną do fal mózgowych ludzi, aby szybciej wprowadzić ich w stan snu.
W małym badaniu[1] dorosłych cierpiących na bezsenność na początku snu 30 minut stymulacji za pomocą urządzenia skróciło czas zasypiania o 10–15 minut. Tego lata firma Elemind rozpoczęła wysyłkę swojego produktu do małej grupy użytkowników w ramach wczesnego programu pilotażowego.
Firma założona przez profesora MIT Eda Boydena ’99, MNG ’99; David Wang ’05, SM ’10, doktorat ’15; były doktorant Nir Grossman; była filia badawcza Media Lab, Heather Read; i Meredith Perry planują zebrać opinie od pierwszych użytkowników, zanim urządzenie stanie się szerzej dostępne.
Nauka stojąca za Elemindem
Zespół Elemind wierzy, że ich urządzenie ma kilka zalet w porównaniu z tabletkami nasennymi, które mogą powodować skutki uboczne i uzależnienie.
„Chcieliśmy stworzyć opcję niechemiczną dla osób, które chciały dobrze spać bez skutków ubocznych, aby można było uzyskać wszystkie korzyści płynące z naturalnego snu bez ryzyka” – mówi Perry, dyrektor generalny Elemind. „Uważamy, że jest wiele osób, które odniosłyby korzyści z tego urządzenia, niezależnie od tego, czy jesteś mamą karmiącą piersią, która może nie chcieć brać leku nasennego, osobą podróżującą w różnych strefach czasowych, która chce walczyć ze zmęczeniem spowodowanym zmianą strefy czasowej, czy też osobą, która po prostu chce popraw wydajność następnego dnia i poczuj, że masz większą kontrolę nad swoim snem.”
Od zajęć lekcyjnych do nowatorskich badań
Kariera akademicka Wanga w MIT trwała prawie 15 lat, podczas których uzyskał cztery stopnie naukowe, zakończone doktoratem w sztuczna inteligencja w 2015 r. W 2014 r. Wang współprowadził zajęcia z Grossmanem, kiedy rozpoczęli wspólną pracę nad nieinwazyjnym pomiarem w czasie rzeczywistym oscylacji biologicznych w mózgu i ciele. Dzięki tej pracy zafascynowała ich technika modulowania mózgu, znana jako stymulacja ze synchronizacją fazową, która wykorzystuje precyzyjnie dobraną w czasie stymulację wizualną, fizyczną lub słuchową, zgodną z aktywnością mózgu.
„Mierzysz jakąś zmienną zmienną, a następnie chcesz zmienić bodziec w czasie rzeczywistym w odpowiedzi na tę zmienną” – wyjaśnia Boyden, który wskazał Wangowi i Grossmanowi zestaw technik matematycznych, które stały się jednymi z podstawowych narzędzi intelektualnych własność Elemindu.
Opracowanie nieinwazyjnego urządzenia do modulacji mózgu
Od lat stosowano stymulację z synchronizacją fazową w połączeniu z elektrodami wszczepionymi do mózgu w celu przerwania napadów i drżenia. Ale w 2021 roku Wang, Grossman, Boyden i ich współpracownicy opublikowali artykuł[2] pokazując, że mogą wykorzystać stymulację elektryczną spoza czaszki w celu stłumienia zespołu drżenia samoistnego, najczęstszego zaburzenia ruchu u dorosłych.
Wyniki były obiecujące, ale założyciele postanowili zacząć od udowodnienia, że ich podejście działa w mniej regulowanej przestrzeni: śnie. Opracowali system dostarczania impulsów słuchowych w czasie pobudzającym lub tłumiącym oscylacje alfa w mózgu, które są podwyższone w przypadku bezsenności.
To zapoczątkowało wieloletni proces rozwoju produktu, który doprowadził do powstania urządzenia z pałąkiem na głowę, którego Elemind używa dzisiaj. Opaska mierzy fale mózgowe za pomocą EEG i przekazuje wyniki do zastrzeżonych algorytmów Elemind, które służą do dynamicznego generowania dźwięku za pośrednictwem sterownika przewodnictwa kostnego. W momencie, gdy urządzenie wykryje, że ktoś śpi, dźwięk jest powoli wyciszany.
„Mamy teorię, że dźwięk, który odtwarzamy, wywołuje w mózgu reakcję słuchową” – mówi Wang. „Oznacza to, że zmuszamy twoją korę słuchową do uwolnienia impulsu napięcia, który przepływa przez twój mózg i zakłóca inne obszary. Niektórzy ludzie, którzy noszą Elemind, nazywają to zakłócaczem mózgu. U osób, które dużo rozmyślają przed pójściem spać, ich mózgi aktywnie pracują. To zachęca ich mózg do wyciszenia się”.
Przyszłość Elemind w neurologii i poza nią
Elemind nawiązał współpracę z ośmioma uniwersytetami, która umożliwia badaczom zbadanie skuteczności podejścia firmy w różnych przypadkach użycia, od drżenia po tworzenie pamięci, Alzheimera progresja i nie tylko.
„Nie tylko rozwijamy ten produkt, ale także rozwijamy dziedzinę neuronauki, zbierając dane o wysokiej rozdzielczości, aby, miejmy nadzieję, pomóc innym w prowadzeniu nowych badań” – mówi Wang.
Współpraca przyniosła kilka ekscytujących rezultatów. Naukowcy z McGill University odkryli, że stosowanie stymulacji akustycznej Elemind podczas snu zwiększa aktywność w obszarach kory związanych z funkcjami motorycznymi i poprawia wydajność zdrowych dorosłych w zadaniach pamięciowych. Inne badania wykazały, że podejście to można zastosować w celu zmniejszenia drżenia samoistnego u pacjentów i ułatwienia powrotu do zdrowia po sedacji.
Elemind koncentruje się na razie na aplikacjach nasennych, ale w miarę rozwoju nauki firma planuje opracować inne rozwiązania, od interwencji medycznych po poprawę pamięci i koncentracji.
„Wizja jest taka, jak wyjść ze snu i przekształcić się w coś, co ostatecznie może stać się sklepem z aplikacjami dla mózgu, z którego można pobrać stan mózgu w taki sam sposób, w jaki pobiera się aplikację?” Mówi Perry. „Jak możemy uczynić z tego narzędzie, które można zastosować w wielu różnych zastosowaniach za pomocą jednego sprzętu, który obsługuje wiele różnych protokołów stymulacji?”
Referencje:
- „Randomizowane, kontrolowane badanie stymulacji słuchowej z blokadą fazy alfa w leczeniu objawów bezsenności przed snem” przeprowadzone przez Scotta Bresslera, Ryana Neely’ego, Ryana M. Yosta i Davida Wanga, 6 czerwca 2024 r., Raporty naukowe.
DOI: 10.1038/s41598-024-63385-1 - „Nieinwazyjne tłumienie drżenia samoistnego poprzez fazowe zaburzenie jego czasowej spójności” Sebastian R. Schreglmann, David Wang, Robert L. Peach, Junheng Li, Xu Zhang, Anna Latorre, Edward Rhodes, Emanuele Panella, Antonino M. Cassara, Edward S. Boyden, Mauricio Barahona, Sabato Santaniello, John Rothwell, Kailash P. Bhatia i Nir Grossman, 13 stycznia 2021 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-020-20581-7
