Mae peirianwyr wedi dylunio ymennydd diwifr rheoliadur' a all ganfod ac atal cryndodau neu drawiadau mewn cleifion sy'n dioddef o anhwylderau niwrolegol
Yn ôl Sefydliad Iechyd y Byd (PWY) mae anhwylderau niwrolegol yn effeithio ar fwy na biliwn o bobl ledled y byd ac mae'n achosi mwy na 6 miliwn o farwolaethau bob blwyddyn. Mae'r anhwylderau hyn yn cynnwys epilepsi, Clefyd Alzheimer, strôc neu anafiadau i'r ymennydd a Clefyd Parkinson. Mae effaith y clefydau hyn yn bresennol mewn gwledydd datblygedig a gwledydd sy'n datblygu ac yn aml nid yw triniaeth ar gael oherwydd diffyg system iechyd iawn, personél hyfforddedig neu ffactorau eraill. Mae'r boblogaeth fyd-eang yn heneiddio ac yn ôl WHO, yn y 30-40 mlynedd nesaf bydd mwy na hanner y boblogaeth dros 65 oed. Mae'n hollbwysig deall y bydd anhwylderau niwrolegol yn faich iechyd enfawr yn y dyfodol agos
'Rheolwr calon' i'r ymennydd
Mae peirianwyr o Brifysgol California Berkeley UDA wedi dylunio niwrosymbylydd newydd sy'n gallu gwrando ('cofnod') ar yr un pryd a hefyd ysgogi ('cyflenwi') cerrynt trydan y tu mewn i'r ymennydd. Gall dyfais o'r fath ddarparu triniaeth bersonol wedi'i pherffeithio i gleifion sy'n dioddef o anhwylderau niwrolegol yn enwedig clefyd Parkinson ac epilepsi. Mae'r ddyfais wedi'i bathu WAND (dyfais niwrofodyliad di-wifren heb arteffactau), a gellid ei galw hefyd yn 'rheolydd calon' yn debyg i'r galon rheoliadur – dyfais fach, sy’n cael ei gweithredu gan fatri, sy’n gallu synhwyro pan fydd y galon yn curo’n afreolaidd ac yna’n rhoi signal i’r galon i gyrraedd y cyflymder cywir a ddymunir. Yn yr un modd, yr ymennydd rheoliadur yn gallu monitro gweithgaredd trydanol yr ymennydd yn ddi-wifr ac yn annibynnol ac unwaith y bydd wedi dysgu adnabod arwyddion neu nodweddion cryndod neu atafaelu yn yr ymennydd, gall y ddyfais hunan-addasu paramedrau ysgogi trwy gyflwyno'r ysgogiad trydanol 'cywir' pan nad yw rhywbeth mewn trefn. Mae'n system dolen gaeedig sy'n gallu recordio yn ogystal ag ysgogi ochr yn ochr ac sy'n gallu addasu'r paramedrau gwahanol mewn amser real. Mae WAND yn gallu recordio gweithgaredd trydanol yn yr ymennydd dros fwy na 125 o sianeli mewn system dolen gaeedig. Ar gyfer arddangosiad ymarferol, dangosodd ymchwilwyr fod WAND yn gallu adnabod a chymryd mesurau priodol i ohirio symudiadau braich hynod benodol yn llwyddiannus mewn mwncïod primatiaid (rhesus macaques).
Heriau gyda dyfeisiau blaenorol
Un o'r prif heriau wrth ddod o hyd i'r therapi cywir ar gyfer claf â chyflwr niwrolegol yw hyd hir dod o hyd i driniaeth yn gyntaf ac yna'r costau uchel cysylltiedig. Gallai unrhyw ddyfais o'r fath atal cryndodau neu atafaeliadau mewn cleifion yn effeithiol iawn. Fodd bynnag, mae'r llofnodion trydanol a ddaw cyn y trawiad gwirioneddol neu gryndod yn hynod gynnil. Hefyd, mae amlder a chryfder yr ysgogiad trydanol a ddymunir sydd â'r gallu i atal y cryndodau neu'r trawiadau hyn hefyd yn sensitif iawn. Dyna'r rheswm pam mae addasiadau bach ar gyfer cleifion penodol fel arfer yn cymryd blynyddoedd cyn y gall unrhyw ddyfais o'r fath ddarparu'r driniaeth orau bosibl. Os caiff yr heriau hyn eu bodloni'n ddigonol, gall fod cynnydd pendant mewn canlyniadau a hygyrchedd.
Mewn astudiaeth newydd a gyhoeddwyd yn Peirianneg Biofeddygol Natur, roedd ymchwilwyr eisiau i'r ddyfais roi'r canlyniad gorau posibl i glaf trwy ddarparu'r ysgogiad gorau posibl. Dim ond trwy wrando yn ogystal â chofnodi'r patrymau neu'r llofnodion niwral y gellir cyflawni hyn. Ond, mae cofnodi ac ysgogi signalau trydanol yn heriol iawn gan y gall curiadau mawr sy'n cael eu darparu gan ysgogiad orlethu'r signalau trydanol yn yr ymennydd. Y broblem gyda symbylyddion dwfn yr ymennydd ar hyn o bryd yw nad ydynt yn gallu 'cofnodi' ac ar yr un pryd 'cyflenwi' ysgogiad i'r un rhan o'r ymennydd. Yr agwedd hon yw'r mwyaf hanfodol ar gyfer unrhyw therapi dolen gaeedig ac nid oes dyfais o'r fath ar gael yn fasnachol nac fel arall ar hyn o bryd.
Dyma lle mae eithriadoldeb WAND yn dod i'r llun. Dyluniodd ymchwilwyr gylchedau WAND wedi'u teilwra sy'n gallu 'cofnodi' signalau cyflawn o donnau cynnil yr ymennydd yn ogystal ag o guriadau trydanol cryfach. Mae tynnu signal o guriadau trydanol yn arwain at signal cliriach o donnau'r ymennydd nad yw'r un o'r dyfeisiau presennol yn gallu ei wneud. Felly, mae ysgogi a chofnodi ar yr un pryd yn yr un rhan o'r ymennydd yn cyfleu'r union ddigwyddiadau y gellir eu defnyddio i ddylunio therapi delfrydol. Mae WAND yn caniatáu ailraglennu i'w ddefnyddio mewn gwahanol gymwysiadau. Mewn arbrawf byw ar fwncïod, roedd dyfais WAND yn hyfedr wrth ganfod llofnodion niwral ac yna llwyddodd i ddarparu'r ysgogiad trydanol a ddymunir. Am y tro cyntaf, mae system dolen gaeedig wedi'i dangos i gyflawni'r ddwy dasg hyn gyda'i gilydd.
***
{Gallwch ddarllen y papur ymchwil gwreiddiol trwy glicio ar y ddolen DOI a roddir isod yn y rhestr o ffynonellau a ddyfynnir}
Ffynhonnell (au)
Zhou A et al 2018. Dyfais niwrofodwleiddio 128-sianel di-wifr a di-arteffact ar gyfer ysgogi a chofnodi dolen gaeedig mewn primatiaid nad ydynt yn ddynol. Peirianneg Biofeddygol Natur.
https://doi.org/10.1038/s41551-018-0323-x
