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迷走神経:脳ハッキングのためのバックドア

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イラスト:Tavis Coburn

“これは丸薬のボトルです”とJ.P.Erricoは言って、明らかに丸薬のボトルではないものを私に示しています。

ElectroCore Medicalの共同設立者でCEOであるErricoは、非侵襲的な迷走神経刺激装置であるGammaCoreを保持しています。 ElectroCoreのR&Dの仕事が遅れている場合、このデバイスは、単一の神経の重要性についての数十年の証拠を新しい種類の薬に変えようとしています。解剖学的グラフを見て、迷走神経の重要性があなたに飛び出します。

迷走神経はラテン語で”さまよう”を意味し、その名前に忠実に、神経は胸と腹部の周りを蛇行し、心臓と肺を含む主要臓器のほとんどを脳幹に接続します。 それは人間の生理学に組み込まれたバックドアのようなもので、身体のシステムをハックすることができます。

human os icon迷走神経刺激、またはVNSは、ヒューストンのCyberonicsがてんかんの特に厳しい症例を治療するための移植刺激装置を開発した1990年代に始ま そのアプリケーションはほんの始まりに過ぎませんでした。 研究者はすぐに刺激が片頭痛の頭痛およびfibromyalgiaのような苦痛な神経学的な条件、クローン病および喘息のような炎症性問題、および不況および強迫性の無秩序のような精神医学の病気を含むいろいろな病気を、扱う潜在性があったことが分った。

科学的熱意にもかかわらず、VNSの臨床歴は混合されています。 治療抵抗性うつ病に罹患している患者との試験は良好な結果をもたらした-しかし、その使用のために支払うために米国政府が運営する保険プロ この過去の8月、Boston Scientificによって製造された刺激装置は、心不全患者を対象とした主要な試験で不十分に行われました。 Cyberonicsとその競合他社は、脳のシステムを利用して私たちを悩ませるものを修正するために迷走神経に沿って送信するのが最善の信号をまだ把握して

進歩は耐え難いほど遅くなっています。 処置は普通首の迷走神経を囲む組の電極にワイヤーで縛られる患者の箱の懐中時計サイズのパルス発生器を埋め込むことを要求します。 これらの試験には、他のすべての選択肢が失敗したか除外されており、最後の手段の侵襲的な「治療」を喜んで受けている患者が含まれています。”

しかし、VNSがあなたの医者が処方した最初のものになる可能性がある場合はどうなりますか? ElectroCoreが約束しているように、それは本当に丸薬を服用するのと同じくらい簡単だったらどうなりますか? それはニュージャージーベースのスタートアップが目指しているものです。 ElectroCoreは植え付けられない最初の迷走神経の刺激物を開発した:それはあなたがあなたの首に対して単に押す手持ち型装置である。 それが脳に侵入し、最も厄介な状態のいくつかを治療するのに必要なすべてであれば、医学は今から十年で非常に異なって見えるかもしれません。

この単一の神経が非常に多くの異なる臓器や病気にこのような深遠な影響を与える可能性があるという考えは、こじつけに見えるかもしれません。

この治療の根底にある論理を理解するには、迷走神経の解剖学的構造とそれが脳に接続する場所を考慮してください。

神経は脳幹で核tractus solitariusと呼ばれる構造で終わる。 「NTSは脳の接合部です」と、最近までCyberonicsのr&Dの上級副社長であったMilton Morris氏は説明します。 そこから、迷走神経の信号は、座coeruleusおよび背側raphe核のような途方もないラテン語の名前を持つ他の重要な脳構造に移動します。 これらの構造のほとんどは、神経伝達物質(脳細胞が通信するために使用する化学物質)を産生し、抑制効果を有し、ニューロンの興奮性を低下させる。

解剖学的視点は、VNSがその治療上の利益をどのように生み出すかを明確にしています。 例えば、てんかん発作は、脳を席巻する興奮の波の結果である。 脳の自然なダンパーを展開することは、これらの波をピーターに引き起こすべきであり、明らかにそうである。 迷走神経の研究者によって現在調査されている病気の多くは、同様の過度の興奮、または過敏症を伴う可能性が高い。 「てんかんは、スペクトルの一端に過ぎないかもしれません」とErrico氏は言います。

このスペクトルに沿ったいくつかの接続は、長い間知られている:約2,400年前、ヒポクラテスは、てんかんとうつ病、現在VNSで治療されている二つの病気 研究者は最近他のリンクにつまずいた:Errico及びコロンビア大学の科学者は刺激と首尾よく扱われた喘息患者が少数の頭痛を報告したことを発見した。

ElectroCoreは、英国の国民保健サービスによって収集された患者の苦情を掘り下げることによって、病気の間の関係のさらなるヒントを発見しました。 データを整理することで、同社は最初の臨床目標—片頭痛と群発頭痛—を特定するのに役立ちましたが、将来の研究の方向性も示唆しました。 データによると、頭痛患者のケアは驚くほど高価であり、平均で3倍の頻度で医師に相談し、最大4倍の薬を服用するためです。 これらの患者は、線維筋痛症、不安、喘息などの他の慢性疾患を有する傾向があり、VNSを介して治療可能である可能性があります。 このデータは、少なくとも一部の患者では、これらの状態に共通の根がある可能性があることを示唆している。

今日、これらの問題は数十億ドルの医薬品市場によって提供されています。 しかし、これらの薬は常に動作しない、と彼らは厄介な副作用を持つことができます。 だから、代わりに、これらの電子新興企業をつぶすしようとするのではなく、いくつかの大手製薬会社がゲームに入っています。

英国の医薬品大手GlaxoSmithKlineは、新興の治療法を記述するために”electroceuticals”という用語を造語しても、その支持を得て最も一般的であった。 「私たちの目標は、基本的には、より高い治療効果を達成するために神経の電気的言語を話すことです」と、GSKのバイオエレクトロニクス研究責任者であるKristoffer Fammは最近のインタビューで述べています。 2013年、GSKは5,000万米ドルのベンチャーキャピタル部門であるAction Potential Venture Capitalを設立し、電気自動車のスタートアップに資金を提供した。 それは最初のピックは迷走神経インプラント会社SetPoint Medicalでした。セットポイントは、神経外科医および免疫学者であるKevin Traceyによって共同設立されました。 彼のケアの下で幼児熱傷患者の神秘的な死によって動機づけられて、Traceyは”炎症性反射”の存在を証明することを続けた—頭脳が脾臓に迷走神経を通って信号を送ることによって発火を鎮めることができる道。 医療セットポイントは、他の炎症性疾患の中で、関節リウマチやクローン病を治療するために、その反射を操作することに専念しています。 その治療は移植された刺激装置を必要とするが、小さな装置は患者の首に完全に適合し、手術の程度を大幅に減少させる。 同社は常に可能な限り薬物療法のようなデバイスを作ることを目指してきた、セットポイントの最高技術責任者マイクFaltysは説明しています。 「私たちは最近まで医薬品の資金を得ていませんでしたが、最初から医薬品のアイデアを持っていました。”

しばらくの間、丸薬について考えてみてください:あなたはスケジュールで、または症状に応じてそれらを服用します。 彼らは携帯用であり、その数は処方箋によって制限することができます。

ElectroCoreのデバイスは、これらすべての属性を共有している、とErrico氏は述べています。 典型的なレジメンは、一日二回二、三2分の用量ですが、あなたが来る片頭痛を感じた場合は、本格的な攻撃をオフに向かうために刺激を使用すること ElectroCoreのデバイスはiPhone6よりも小さいので、簡単に持ち歩くことができます。 (同社のエンジニアは最近、ちょうどそれが行うことができる示すためにサムスンのスマートフォンの場合に刺激装置を構築しました。)そしてそれはあなたの医者によって線量のセット数を提供するためにプログラムすることができます。

世界初の非侵襲性神経刺激装置を作ることは非常に工学的な課題でした。 シグナル伝達の問題を考えてみましょう:迷走神経は、いくつかの異なるタイプの多くの個々の神経線維で構成されており、いくつかの信号を脳に送り、 いくつかは、脳内の興奮を落ち着かせたり、炎症を軽減するために脾臓に信号を送るなどの有用なことをしますが、他の人は心拍数を遅くするなど危険 信号は”悪い”ものを変更せずに”良い”ファイバを活性化することができなければなりません。

困難に加えて、神経に到達するためには、刺激装置が過剰な筋肉収縮を引き起こすことなく、数センチメートルの肉を通してその信号を伝達しなければならないということである。 信号はまた、電気的に抵抗性であり、痛み受容体がぎっしり詰まっている皮膚の層を通過する必要があります。

ElectroCoreの研究者は、悪いものではなく良い繊維を介して信号を向けることは、信号強度のスイートスポットを打つだけの問題であることを知っていました。 彼らの本当の技術革新は、皮膚を介して痛みを伴わずにその信号を送っていた、研究ブルースJ.サイモンの副社長は説明しています。 キーは、彼は言う、皮膚がフィルタ回路内のコンデンサのように動作することを理解することです:それは直流と低周波数をブロックしますが、十分に高 しかし、VNSに対する脳の反応は頻度に依存しています。 ElectroCoreの脳ハッキングコードは毎秒25ミリ秒のパルスを必要としますが、この低い周波数は皮膚を通過している間に痛み受容体を引き起こすでしょう。 従って刺激装置は5,000ヘルツの破烈からの25の脈拍のそれぞれを形作ります。 高周波信号は痛みを伴わずに皮膚を過ぎて滑り、途中でその強さの約半分しか失われません。 神経線維自体が残りの仕事をし、25パルスの列車だけが脳内に伝播するようにそれらに到達する信号を修正する。

ハンドヘルド刺激装置は、電圧の範囲でパルスを生成することができます; 人々の首および神経が解剖学的に変わるので、電圧は悪い神経を誘発するレベルの下に常に残るけれども各患者のために調節可能である。 ElectroCoreの研究者は、最適な電圧が人の下唇を痙攣させるレベルとほぼ同じであることを発見しました。

“私の番号は28です”と同社の最高執行責任者Frank Amato氏は、このデバイスを実証しています。 あなたはElectroCoreの誰もが彼または彼女の番号を知っているという感覚を得る。 私もそれを試しましたが、私の腕と私の手を収縮させることを目標にしていました。 私の番号は12でした。ElectroCoreは迷走神経にアクセスするための非侵襲的な方法を模索するだけではありません。

ドイツベースのCerbomedは迷走神経のマイナーな枝が皮の近くにある耳の部分で掛かる刺激物を開発しました。 競合他社は、この小さな枝を刺激すると脳に十分な変化を引き起こすことに懐疑的であるが、Cerbomedは、その刺激装置がより典型的な形態のVNSによって産 同社は現在、てんかんの治療のための臨床試験を実施しており、片頭痛、統合失調症、耳鳴りの治療法も実験しています。

ElectroCoreの非侵襲性迷走神経刺激装置は、より従来のシステムのメーカーが心配しているだろうと思うかもしれません。 そうではありません。これらの企業にとって、それはすべてコンプライアンスと管理の問題です。

コンプライアンスとは、患者が治療をフォロースルーする能力または意欲です。

コンプライアンスとは、患者が治療をフォロースルーする能力 元CyberonicsスタッフのMorris氏が指摘しているように、同社の患者の中には、自己管理システムを確実に使用するにはあまりにも病気である可能性があります。 例えば、てんかん患者の中には、発作が起こってインプラントを活性化するのを感じる人もいますが、他の人はそのような伏線を経験しません。 移植された刺激剤は、自動的に治療を提供することができます。 さらに、てんかん患者が迷走神経刺激の完全な利点を得るには、数ヶ月または数年かかることがあります、と彼は言います。 “彼が救済を得ていない場合、患者はそれがそこに着く前に終了する可能性があります。”

侵襲性迷走神経刺激剤を製造する企業は、迷走神経への正確に調整された信号の送達を単独で制御できるという保証も気に入っています。 Cyberonicsはまた、医師が慎重に何週間もにわたって電気信号をランプアップする心不全療法に取り組んでいます。 モリスはこの進行はインプラントなしで制御するには余りにも困難であることを考える。

ダラスに拠点を置く会社MicroTransponderは、耳鳴りや脳卒中を治療するための移植されたデバイスを開発しています。 同社の最高科学責任者、Navzerエンジニアは、外部刺激装置は、彼のシステムのタイミング精度と信号の完全性を一致させることができなかったと言いま “我々はそれが動作し、我々はパラメータを知っている知っている”と彼は言います。 “非侵襲的なシステムを使用した場合、これらのパラメータを知っているかどうかはわかりません。”

ElectroCoreのErricoは、コンプライアンスが一部の患者にとって問題になる可能性があることを認めていますが、彼は彼の会社のデバイスが広範な病気を治療するのに十分な正確な制御を持っていると確信しています。

おそらく、非侵襲的なアプローチの最大の利点は、経済学です。 インプラントは、損傷したり、問題自体を引き起こすことなく、何年も体内で動作する必要があり、それは安く来ていません:米国政府の保険プログラムメディケイドは、サイバオニクスてんかんデバイスとその移植のために約2 20,000を支払います。 その価格では、インプラントがしばしば最後の手段であることは驚くべきことではありません。 対照的に、ElectroCoreの非侵襲的なシステムは、デバイスにプログラムされている用量の数に応じて、ヨーロッパではequivalent200から$400に相当する費用がかかります。その価格で、サウスカロライナ州の脳刺激科学者マークSの医科大学。

ジョージは侵略的で、非侵襲的な技術のための勝利であるシナリオを想像する。 あらゆる療法のように、VNSは皆のために働かない。 最も確立された使用、癲癇で、VNSはインプラントを得る人の約40パーセントだけ助けます。 ジョージは、患者が非侵襲的刺激から始めるかもしれないことを示唆しており、彼らがそれに反応すれば、彼らは利益を得ることを前もって知ってい これは少数の患者が不必要にインプラントを得るので、全面的なコストを削減する。いずれにしても、ElectroCoreにはまだ多くのことが証明されています。

: 偏頭痛やその他の頭痛の治療として欧州の規制基準を満たしていますが、米国市場での承認にはより厳格な臨床試験が必要であり、現在は食品医薬品局 そして、同社の科学者はまだ消化器学、精神医学、および呼吸器学における潜在的な応用を調査しています。

臨床試験が最終的に他の慢性疾患に対してこのシステムの価値を証明するならば、その低価格タグは標準的な薬物治療と競争力を持たせる そして薬剤の処置とは違って、神経の刺激物は主要な副作用をもたらさないようです。 それ故にelectroceuticalsについてのぶんぶん言う音。 これまでにこれらの病気のいずれかに苦しむか、誰かを気にする人—言い換えれば、ちょうど皆について—すぐに医学のこの新しい電子時代の恩恵を受

この記事は、もともと”放浪神経に従ってください。”