استارتاپ‌ها در سراسر جهان در حال انجام آزمایش‌های بالینی در بخشی هستند که می‌تواند زندگی‌ها را تغییر دهد و تا دهه ۲۰۳۰ ارزش بیش از ۱۵ میلیارد پوند داشته باشد. وران نولسون، نوجوان بریتانیایی مبتلا به نوع شدیدی از صرع به نام سندرم لنوکس-گاستوت، اکتبر گذشته به عنوان اولین فرد در جهان تحت آزمایش یک ایمپلنت مغزی جدید قرار گرفت که نتایج شگفت‌انگیزی داشت – تشنج‌های روزانه او ۸۰ درصد کاهش یافت.

به گزارش سرویس اخبار پزشکی و سلامت تکنا، مارتین تیسدال، جراح مغز و اعصاب اطفال مشاور در بیمارستان بزرگ اورموند استریت لندن که این دستگاه را کاشت، می‌گوید: «این تأثیر زیادی بر زندگی او داشته و از افتادن و آسیب دیدگی‌هایی که قبلاً داشت، جلوگیری کرده است. مادرش در مورد بهبود کیفیت زندگی و همچنین شناخت او صحبت می‌کرد: او هوشیارتر و درگیرتر است.»

نوروس تیمولاتور اوران زیر جمجمه قرار دارد و سیگنال‌های الکتریکی مداوم را به عمق مغز او می‌فرستد تا پالس‌های غیر طبیعی که باعث تشنج می‌شوند را مسدود کند. این ایمپلانت به نام پیکوستیم و به اندازه باتری تلفن همراه، از طریق هدفون شارژ می‌شود و بین روز و شب متفاوت عمل می‌کند.

تیسدال می‌گوید: «این دستگاه قادر به ثبت فعالیت مغز است و این به ما امکان می‌دهد تا روش‌هایی را برای استفاده از این اطلاعات برای بهبود اثربخشی تحریکی که کودکان دریافت می‌کنند، در نظر بگیریم. ما واقعاً می‌خواهیم این درمان را در NHS ارائه دهیم.» به عنوان بخشی از یک طرح آزمایشی، سه کودک دیگر مبتلا به سندرم لنوکس-گاستوت در هفته‌های آینده به این ایمپلنت مجهز خواهند شد و پس از آن یک آزمایش کامل با ۲۲ کودک در اوایل سال آینده انجام خواهد شد. اگر این روند خوب پیش رفت، حامیان دانشگاهی – بیمارستان بزرگ اورموند استریت و دانشگاه کالج لندن – برای اخذ مجوز نظارتی اقدام خواهند کرد.

تیم دنیسون، استاد علوم مهندسی در دانشگاه آکسفورد و هم‌بنیانگذار و مهندس ارشد شرکت امبر تراپوتیکس مستقر در لندن که این ایمپلنت را با دانشگاه توسعه داده است، امیدوار است که این دستگاه ظرف چهار تا پنج سال آینده در NHS و در سراسر جهان در دسترس باشد. این فناوری بخشی از تعداد فزاینده‌ای از ایمپلنت‌های عصبی است که برای درمان طیف گسترده‌ای از بیماری‌ها از جمله سرطان مغز، درد مزمن، آرتروز روماتوئید، پارکینسون، بی‌اختیاری و وزوز گوش در حال توسعه است. این دستگاه‌ها نسبت به ایمپلنت‌های قبلی پیچیده‌تر هستند زیرا نه تنها فعالیت الکتریکی مغز را رمزگشایی می‌کنند، بلکه آن را تنظیم می‌کنند. این همچنین بخشی است که اروپا در آن برای توسعه فناوری تغییر دهنده زندگی با ایالات متحده رقابت می‌کند.

امبر تنها شرکتی نیست که روی ایمپلنت‌های مغزی برای درمان صرع کار می‌کند. نوروپیس در کالیفرنیا دستگاهی را توسعه داده است که به فعالیت غیر طبیعی مغز پاسخ می‌دهد و توسط سازمان تنظیم کننده ایالات متحده برای افراد بالای ۱۸ سال تأیید شده است. با این حال، باتری قابل شارژ نیست و پس از چند سال باید با جراحی تعویض شود. دستگاه‌های دیگر در قفسه سینه قرار می‌گیرند و سیم‌هایی به مغز می‌رسند و باید با رشد کودک مجدداً نصب شوند.

اگر بیشتر مردم نام تراشه‌های مغزی را بشنوند، به استارتاپ ایلان ماسک، نورالینک، که آن هم در کالیفرنیا مستقر است، فکر می‌کنند. این شرکت اخیرا یک تراشه مغزی را در فرد دوم مبتلا به آسیب نخاعی کاشت. این دستگاه از سیم‌های ریزی استفاده می‌کند که نازک‌تر از موی انسان هستند تا سیگنال‌های مغز را دریافت کنند و آن‌ها را به عمل ترجمه کنند.

این ایمپلنت پس از اینکه تعدادی از سیم‌ها در فرد اول که در ژانویه آن را دریافت کرده بود، نولاند آربو، که از گردن به پایین فلج است، از جای خود خارج شدند، اصلاح شده است. این دستگاه به او این امکان را داده است که با فکر کردن یک مکان‌نما را روی صفحه کامپیوتر کنترل کند، که به گفته خودش مانند یک جنگ ستاره‌ای جادایی است که از «نیروی» استفاده می‌کند.

شرکت‌های آمریکایی دیگر مانند Synchron، که توسط بیل گیتس و جف بزوس حمایت می‌شوند، همچنین اخیراً رابط‌های مغز و کامپیوتر (BCI) را در افرادی که نمی‌توانند حرکت کنند یا صحبت کنند، کاشته‌اند. اما دانشمندان می‌گویند این ایمپلنت‌ها فقط سیگنال‌های الکتریکی را رمزگشایی می‌کنند. در مقابل، تعدادی از شرکت‌های آمریکایی، بریتانیایی و اروپایی مانند امبر روی تعدیل سیگنال‌ها در چیزی که «درمان‌های BCI» یا تحریک عمقی مغز برای درمان بیماری‌ها نامیده می‌شود، کار می‌کنند. ایمپلنت امبر همچنین در آزمایش‌های دانشگاهی برای بیماری پارکینسون، درد مزمن و آتروفی چند سیستمی که باعث آسیب تدریجی سلول‌های عصبی در مغز می‌شود، استفاده می‌شود.

این شرکت همچنین یک آزمایش اولیه برای درمان بی‌اختیاری در بلژیک با نتایج امیدوارکننده حمایت مالی کرده است. نوع دیگری از فناوری در یک آزمایش بالینی که چند هفته دیگر آغاز می‌شود، با استفاده از اولین ایمپلنت مغزی ساخته شده از گرافن، «ماده شگفت‌انگیز» کشف شده در دانشگاه منچستر دو دهه پیش، آزمایش خواهد شد.

یک تیم پزشکی در بیمارستان سلفر رویال دستگاهی با ۶۴ الکترود گرافنی را روی مغز بیمار مبتلا به گلیوبلاستوما، یک سرطان مغز سریع‌الرشد، قرار خواهد داد. این دستگاه فعالیت عصبی را با دقت بالا تحریک و می‌خواند تا در هنگام خارج کردن سرطان به سایر قسمت‌های مغز آسیب نرسد. این ایمپلنت پس از جراحی برداشته می‌شود.

کارولینا آگیلار، هم‌بنیانگذار و مدیرعامل شرکت این‌برین نوروالکترونیکس که این ایمپلنت را با موسسه کاتالان نانوساینس و نانوتکنولوژی و دانشگاه منچستر توسعه داده است، می‌گوید: «ما از این رابط برای تعیین محل گلیوبلاستوما و خارج کردن آن بدون تأثیرگذاری بر مناطق عملکردی مانند زبان یا شناخت استفاده می‌کنیم.» به طور سنتی، پلاتین و ایریدیم در ایمپلنت‌ها استفاده می‌شده است، اما گرافن ساخته شده از کربن، فوق‌العاده نازک است، برای بافت انسانی مضر نیست و می‌تواند به صورت بسیار انتخابی رمزگشایی و تعدیل کند.

این‌برین قصد دارد آزمایش‌های بالینی را با یک ایمپلنت مشابه که توسط هوش مصنوعی پشتیبانی می‌شود، برای افراد مبتلا به بیماری پارکینسون، صرع و مشکلات گفتاری ناشی از سکته مغزی انجام دهد. پروفسور کوستاس کوستارلو، رئیس نانودارویی در دانشگاه منچستر و همچنین یکی از بنیانگذاران این‌برین و محقق اصلی آزمایش گلیوبلاستوما، می‌گوید این شرکت قصد دارد «یک سیستم کاشتنی هوشمندتر توسعه دهد».

دستگاه‌های مجهز به هوش مصنوعی با ۱۰۰۲۴ تماس الکتریکی، «به ارائه بهترین درمان برای هر بیمار بدون نیاز به برنامه‌ریزی تمام این مخاطبین به صورت جداگانه توسط متخصصان مغز و اعصاب، مانند امروز، کمک خواهند کرد.»

این‌برین با شرکت داروسازی آلمانی مرک برای استفاده از دستگاه گرافنی خود برای تحریک عصب واگ که مسئول عملکردهای مختلف بدن از جمله هضم، ضربان قلب و تنفس است، برای درمان بیماری‌های التهابی، متابولیکی و غدد درون‌ریز مزمن شدید مانند آرتروز روماتوئید همکاری می‌کند.

گالوانی بایوالکترونیکس، که در سال ۲۰۱۶ توسط دومین شرکت داروسازی بزرگ بریتانیا، GSK، و شرکت تابعه آلفابت، وریلی لایف ساینسز تأسیس شد، دارای یک درمان پیشرو است که با هدف درمان آرتروز روماتوئید با تحریک عصب طحال است. گالوانی آزمایش‌های بالینی را با بیماران در بریتانیا، ایالات متحده و هلند آغاز کرده است و اولین نتایج در عرض ۶ تا ۱۲ ماه انتظار می‌رود.

طبق گزارش وریفاید مارکت ریسर्च، بازار بیوالکترونیک که علم زیست‌شناسی و مهندسی برق را با هم ترکیب می‌کند، اکنون ۸.۷ میلیارد دلار ارزش دارد و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۱ به بیش از ۲۰ میلیارد دلار (۱۵ میلیارد پوند) برسد. این حوزه بر سیستم عصبی محیطی تمرکز دارد که سیگنال‌ها را از مغز به اندام‌ها و بالعکس منتقل می‌کند. آگیلار معتقد است که با افزودن نورومودولاسیون و BCI مبتنی بر مغز، کل بازار می‌تواند بیش از ۲۵ میلیارد دلار ارزش داشته باشد.

تیم دنیسون از شرکت امبر تراپوتیکس می‌گوید: «وقتی صحبت از رساندن درمان‌ها به سیستم بهداشت عمومی انگلیس (NHS) و توزیع جهانی می‌شود، اروپا و بریتانیا می‌توانند با ایالات متحده رقابت کنند. این یک مسابقه منصفانه است و ما برای پیروزی تلاش خواهیم کرد.»

در حالی که شرکت‌های نورومودولاسیون در ایالات متحده با دستگاه‌هایی برای هدف قرار دادن درد مزمن و آپنه خواب موج ایجاد کرده‌اند، تعداد فزاینده‌ای از استارتاپ‌ها در اروپا در حال ظهور هستند. MintNeuro، یک اسپین‌آف از کالج امپریال لندن، روی تراشه‌های نسل بعدی کار می‌کند که می‌توان آن‌ها را در ایمپلنت‌های کوچک ترکیب کرد و با شرکت امبر همکاری می‌کند. این شرکت با بودجه‌ای از Innovate UK، اولین پروژه خود را برای توسعه ایمپلنتی برای درمان بی‌اختیاری ادراری ترکیبی آغاز کرده است.

شرکت نوروسافت در ژنو دستگاه‌هایی به شکل لایه‌های نازک فلزی روی سیلیکون قابل کشش توسعه داده است که به دلیل نرمی، فشار کمتری بر مغز و رگ‌های خونی وارد می‌کنند. این شرکت هدف خود را بر روی وزوز گوش شدید قرار داده است که ۱۲ میلیون نفر در سراسر جهان را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

نیکولا واچیکوراس، مدیرعامل این شرکت، می‌گوید: «اگرچه وزوز گوش اغلب با آسیب به گوش‌ها شروع می‌شود، معمولاً به دلیل صدای بلند … می‌تواند باعث تغییراتی در سیم‌کشی مغز شود و در واقع به یک اختلال عصبی تبدیل شود.»

شرکت نورونیکا که در سال ۲۰۰۹ توسط ۱۳ جراح مغز و اعصاب، متخصص مغز و اعصاب، مهندس و سایر دانشمندان از مرکز تحقیقاتی پولی کلینیکو میلان و دانشگاه میلان تأسیس شد، یک تحریک‌کننده عمقی مغز قابل شارژ برای درمان بیماری پارکینسون توسعه داده است. این دستگاه قادر به تحریک حلقه بسته است که لحظه به لحظه با وضعیت بیمار سازگار می‌شود و هنوز در حال آزمایش بر روی بیماران است.