ইন্দ্রিয়তন্ত্র/স্নায়ুসংবেদী ইমপ্লান্ট/ভেস্টিবুলার ইমপ্লান্ট
ভেস্টিবুলার ইমপ্লান্ট
সম্পাদনাভূমিকা
সম্পাদনাযাদের ভেস্টিবুলার সিস্টেম ক্ষতিগ্রস্ত হয়েছে, তারা শ্রবণ ও দৃষ্টির সমস্যা, ভার্টিগো, মাথা ঘোরা এবং স্থানিক বিভ্রান্তিসহ একাধিক উপসর্গে ভোগেন। বর্তমানে দুর্বল বা ক্ষতিগ্রস্ত ভেস্টিবুলার সিস্টেমের জন্য কার্যকর কোনো চিকিৎসা নেই। গত এক দশকে, বিজ্ঞানীরা একটি বৈদ্যুতিক উদ্দীপনাদানকারী যন্ত্র তৈরি করেছেন, যা ককলিয়ার ইমপ্লান্টের মতো এবং যা সেমিসারকুলার ক্যানালের কার্যকারিতা পুনরুদ্ধারে সক্ষম। ভেস্টিবুলার ইমপ্লান্টের উদ্দেশ্য হলো, যাদের ভেস্টিবুলার সিস্টেম ক্ষতিগ্রস্ত হয়েছে, তাদের ভারসাম্য পুনঃপ্রতিষ্ঠা করা। চিত্রে[১] MED-EL (ইনসব্রুক, অস্ট্রিয়া) কর্তৃক ডিজাইনকৃত একটি পরিবর্তিত ককলিয়ার ইমপ্লান্ট ভিত্তিক ভেস্টিবুলার ইমপ্লান্টের প্রোটোটাইপ দেখানো হয়েছে।
এই ভেস্টিবুলার নিউরোপ্রস্থেসিস প্রোটোটাইপে চারটি প্রধান উপাদান রয়েছে: একটি বৈদ্যুতিক উদ্দীপক, তিনটি এক্সট্রাককলিয়ার ইলেকট্রোড যা প্রতিটি সেমিসারকুলার ক্যানালের অ্যাম্পুলায় স্থাপন করা হয় এবং একটি ইন্ট্রাককলিয়ার অ্যারে। যখন ভেস্টিবুলার ইমপ্লান্ট চালু করা হয়, তখন প্রতিটি এক্সট্রাককলিয়ার ইলেকট্রোডের মাধ্যমে চার্জ-সাম্য বজায় রাখা দ্বি-ধাপ পালস আকারে বৈদ্যুতিক উদ্দীপনা সংশ্লিষ্ট ভেস্টিবুলার স্নায়ুর দিকে পাঠানো হয় [১]।
চূড়ান্তভাবে এই বৈদ্যুতিক উদ্দীপনা ভেস্টিবুলো-অকুলার রিফ্লেক্স (VOR)-এর মাধ্যমে দৃষ্টিকে স্থিতিশীল করে রোগীর ভারসাম্য পুনঃস্থাপন করবে। একটি স্থায়ীভাবে ইমপ্লান্টযোগ্য প্রস্থেটিক যন্ত্র তৈরির অগ্রগতি আশাব্যঞ্জক ফল দেখিয়েছে, যা মাথার ঘোরার স্বাভাবিক ভেস্টিবুলার সংবেদন পুনঃস্থাপন করতে পারে। তবে, দীর্ঘমেয়াদে কোনো অনাকাঙ্ক্ষিত স্নায়বিক কার্যকলাপ সৃষ্টি না করে সুনির্দিষ্টভাবে তিন-মাত্রিক মাথা ঘোরার সংকেত কোড করার কার্যকর কৌশল উদ্ভাবন এখনো একটি বড় চ্যালেঞ্জ হয়ে আছে।
ভেস্টিবুলার প্রোস্থেসিসের বিবর্তন (১৯৬৩–২০১৪)
সম্পাদনা১৯৬৩ সালে কোহেন এবং সুজুকি [২] ভেস্টিবুলার প্রোস্থেসিস ধারণার সূচনা করেন, যখন তারা দেখান যে ভেস্টিবুলার নার্ভের অ্যাম্পুলারি শাখায় বৈদ্যুতিক উত্তেজনার মাধ্যমে চোখের চলাচল উদ্দীপিত করা যায়। পরবর্তী গবেষণাগুলো চালানো হয় একটি ধারাবাহিক এবং নির্ভুল উত্তেজনা মডেল তৈরি করার লক্ষ্যে। এগুলো বিভিন্ন ধরনের ভেস্টিবুলার রোগ, যেমন দ্বিপার্শ্বীয় ভেস্টিবুলার ফাংশন লস (BVL) এবং মেনিয়ের রোগে আক্রান্ত রোগীদের পুনর্বাসনে সহায়ক হতে পারে।[১][৩]
কোহেন ও সুজুকির পথিকৃৎ কাজের চার দশক পর মারফেল্ড এবং সহকর্মীরা ভেস্টিবুলার নার্ভে বৈদ্যুতিক উদ্দীপনার মাধ্যমে চোখের মসৃণ চলাচল উৎপন্ন করার জন্য প্রথম ভেস্টিবুলার ডিভাইস তৈরি করেন।[৪][৫]
ভেস্টিবুলার নিউরো-ইলেকট্রনিক যন্ত্রের কার্যকারিতা প্রমাণিত হওয়ার পর, গবেষকরা এতে গতি সনাক্তকরণ ব্যবস্থা সংযোজনের চেষ্টা করেন, যাতে মাথার নড়াচড়া পরিমাপ করে সে অনুযায়ী চোখের পেশিগুলো নিয়ন্ত্রণ করা যায়। ডেলা সান্টিনা এবং তার সহকর্মীরা [৬] [৭] [৮] [৯] জাইরোস্কোপিক সেন্সর ব্যবহার করে ত্রিমাত্রিক স্থানে নড়াচড়া পরিমাপ করেন এবং সেই তথ্য সংকেত হিসেবে রূপান্তর করে ভেস্টিবুলার নার্ভের মাধ্যমে চোখের পেশিগুলো নিয়ন্ত্রণে ব্যবহার করেন।
২০১২ সালের শেষ নাগাদ, বিশ্বে মাত্র দুটি গবেষণা দল মানুষের ওপর ভেস্টিবুলার ইমপ্লান্ট পরীক্ষা চালিয়েছে: একটি দল ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ের জে. রুবিনস্টাইনের নেতৃত্বে এবং অপরটি যৌথভাবে পরিচালিত হয়েছে নেদারল্যান্ডসের মাসট্রিক্ট ইউনিভার্সিটি মেডিকেল সেন্টারে হারম্যান কিংমার দল এবং সুইজারল্যান্ডের জঁ-ফিলিপ গুইওর নেতৃত্বাধীন হোপিটো ইউনিভার্সিটার দে জেনেভ-এ [১]।
জে. রুবিনস্টাইন ২০১০ সালে প্রথম ক্লিনিক্যাল ভেস্টিবুলার স্টাডি পরিচালনা করেন। রুবিনস্টাইন ও সহকর্মীরা সফলভাবে একটি ভেস্টিবুলার পেসমেকার প্রতিস্থাপন করেন, যা মেনিয়ের রোগে আক্রান্ত রোগীদের অনৈচ্ছিক ভার্টিগো আক্রমণ কমাতে বা বন্ধ করতে পারে [৩]। এই যন্ত্রটি একটি হ্যান্ডহেল্ড কন্ট্রোলারের সঙ্গে যুক্ত ছিল, যা বিভিন্ন বৈদ্যুতিক উদ্দীপনা চালু বা বন্ধ করতে পারত, কিন্তু এটি গতি সংকেত নির্ধারণ করত না [৩]। দুর্ভাগ্যবশত, এই ইমপ্লান্ট করা ভেস্টিবুলার পেসমেকার ব্যবহারকারীদের শ্রবণ এবং ভারসাম্য ফাংশন উল্লেখযোগ্যভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হয় [১০] [৩] [১]। এই দলটি বর্তমানে গতি সংক্রান্ত তথ্য অন্তর্ভুক্ত করে ভিন্নধর্মী বৈদ্যুতিক উত্তেজনা পদ্ধতির দিকে অগ্রসর হচ্ছে [১০]।
মানবদেহে ক্লিনিক্যাল স্টাডির দ্বিতীয় প্রচেষ্টা ছিল কিংমা, গুইও এবং সহকর্মীদের দ্বারা পরিচালিত ২০১২ সালের গবেষণা। এই গবেষণায় ব্যবহৃত ভেস্টিবুলার ইমপ্লান্ট ছিল MED-EL দ্বারা তৈরি প্রোটোটাইপ। পেরেজ-ফোর্নোস এবং সহকর্মীরা [১] প্রমাণ করেন যে রোগীরা এমন একটি কার্যকর পুনরুদ্ধার অর্জন করেছেন যা তাদের হাঁটার মতো দৈনন্দিন কাজ করতে সক্ষম করে।
বর্তমানে বিভিন্ন বিশ্ববিদ্যালয়-শিল্প সহযোগিতার মাধ্যমে উন্নয়ন অব্যাহত রয়েছে। চারটি প্রধান গবেষণা দল ক্লিনিক্যাল ব্যবহারোপযোগী ভেস্টিবুলার প্রোস্থেসিস তৈরি নিয়ে কাজ করছে। এই দলগুলো হলো:
জে. রুবিনস্টাইনের নেতৃত্বাধীন দল, ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয় এবং কক্লিয়ার লিমিটেড (লেন কোভ, অস্ট্রেলিয়া)
ডেলা সান্টিনার দল, ভেস্টিবুলার নিউরোইঞ্জিনিয়ারিং ল্যাবরেটরি [জন হপকিন্স স্কুল অফ মেডিসিন, বাল্টিমোর, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র]
ড্যানিয়েল মারফেল্ডের দল, জেনক্স ভেস্টিবুলার ফিজিওলজি ল্যাবরেটরি [হার্ভার্ড, ম্যাসাচুসেটস আই অ্যান্ড ইয়ার ইনফার্মারি, বোস্টন, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র]
হারম্যান কিংমা, জঁ-ফিলিপ গুইও এবং MED-EL-এর মধ্যে যৌথ উদ্যোগ।
ভবিষ্যৎ গবেষণার দিকনির্দেশনা
সম্পাদনাবর্তমান সর্বাধুনিক ভেস্টিবুলার ইমপ্লান্ট প্রযুক্তি একটি দুই ধাপের ব্যবস্থা, যা সংশ্লিষ্ট অক্ষের (অ্যান্টেরিয়র, পোস্টেরিয়র বা হরিজন্টাল ক্যানাল) চারপাশে ঘূর্ণনের প্রতিক্রিয়ায় তিনটি অ্যামপুলারি স্নায়ুতে বৈদ্যুতিক উদ্দীপনা তৈরি করে। তবে, প্রোস্থেটিক স্নায়ু উদ্দীপনার বায়োফিজিক্স এখনও স্বাভাবিক সংবেদনগত রূপান্তরের অনুকরণে চ্যালেঞ্জ হয়ে আছে। যদিও ইতোমধ্যে অনেকটাই জানা গেছে কীভাবে ভেস্টিবুলার স্নায়ুর অ্যাফারেন্টগুলো মাথার গতিকে এনকোড করে, এখনো পর্যন্ত মাল্টিচ্যানেল প্রোস্থেসিসের জন্য একটি নন-ইনভেসিভ উদ্দীপনামূলক সংকেত এনকোডিং কৌশল কীভাবে ডিজাইন করা যায়, তা পুরোপুরি বোঝা যায়নি। ডিজাইন ও সংকেত রূপান্তরের সীমাবদ্ধতা কাটিয়ে উঠতে সক্রিয় গবেষণা অব্যাহত রয়েছে।
বর্তমানে নিউরাল প্রোস্থেসিসগুলো এমনভাবে তৈরি যে, তা যেসব স্নায়ুতে স্থাপন করা হয় সেগুলোকে উত্তেজিত করে, কিন্তু ক্রমাগত উত্তেজনামূলক উদ্দীপনার প্রভাবে স্নায়বিক ঘাটতি দেখা দিতে পারে [৩]। চূড়ান্তভাবে, এমন একটি ডিভাইস কাঙ্ক্ষিত যা একদিকে মাথার গতিকে উত্তেজিত করতে পারে এবং বিপরীত দিকে চলাচল নিরুৎসাহিত করতে পারে। সান্তিনা ও সহকর্মীদের তৈরি সর্বশেষ প্রোটোটাইপ সিস্টেম, SCSD1, দেখিয়েছে যে ডাইরেক্ট কারেন্ট (DC) উদ্দীপনার মাধ্যমে উত্সেচনামূলক ও দমনমূলক ভেস্টিবুলো-অকুলার রিফ্লেক্স (VOR) প্রতিক্রিয়া উভয়ই সৃষ্টি করা যায় [১১]। তাদের ফলাফল দেখায়, কৃত্রিম ভেস্টিবুলার সিস্টেমে একটি বেসলাইন প্রবেশ করানো হলে তা অনির্ধারিতভাবে উত্তেজনামূলক ও দমনমূলক সীমার গতিশীল পরিসীমা পরিবর্তন করতে পারে। অন্যদিকে, ক্লিনিকাল গবেষণায় দেখা গেছে যে মানুষেরা তুলনামূলকভাবে স্বল্প সময়ের মধ্যে (কয়েক মিনিটে) কৃত্রিম স্নায়বিক কার্যকলাপের অনুপস্থিতি ও উপস্থিতির সঙ্গে খাপ খাইয়ে নিতে সক্ষম [১২]। একবার অভিযোজন সম্পন্ন হলে, তখন উদ্দীপনার অ্যাম্পলিটিউড ও ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তনের মাধ্যমে বিভিন্ন গতির ও দিকের মসৃণ চোখের গতি তৈরি করা যায় [১২]।
বৈদ্যুতিক প্রোস্থেসিসের আরেকটি মূল ডিজাইন সীমাবদ্ধতা হলো, বিদ্যুৎ প্রবাহ লক্ষ্যকৃত স্নায়ু টিস্যু থেকে ছড়িয়ে পড়ে ভুল ক্যানালে উদ্দীপনা সৃষ্টি করতে পারে [১৩] [১৪]। ফলে চোখের অক্ষ ও মাথার ঘূর্ণনের মধ্যে অমিল সৃষ্টি হয় [১৫]। এজন্য দিকনির্দেশনামূলক স্নায়বিক প্লাস্টিসিটির অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়াগুলো মানবদেহে সুনির্দিষ্ট প্রতিক্রিয়া প্রদান করতে পারে। অন্যান্য গবেষণায় পরামর্শ দেওয়া হয়েছে যে, ইনফ্রারেড স্নায়ু উদ্দীপনা নির্দিষ্ট নিউরন টার্গেট করতে সুবিধাজনক এবং পার্শ্ববর্তী নিউরনের জন্য কম বাধার সৃষ্টি করে [১৩] [১৫]। অপটিকসের ব্যবহার উচ্চতর স্থানিক নির্বাচকতা এবং উন্নত সার্জিক্যাল অ্যাক্সেস প্রদান করতে পারে [১৩]।
তদ্ব্যতীত, ভেস্টিবুলার প্রোস্থেসিসের উন্নয়নের অন্তর্নিহিত একটি মৌলিক চ্যালেঞ্জ হলো, কীভাবে ভেস্টিবুলার অঙ্গগুলোর তথ্য বিশেষ ধরণের চলাচল উদ্দীপিত করে, তা নির্ধারণ করা। দেখা গেছে, প্রতিফলনমূলক (রিফ্লেক্সিভ) ও ধারণাভিত্তিক (পার্সেপচুয়াল) প্রতিক্রিয়া নির্ভর করে কোন ভেস্টিবুলার অ্যাফারেন্ট ইনপুট উদ্দীপিত হচ্ছে তার উপর [১০]। অভিপ্রেত প্রতিক্রিয়া উদ্দীপিত করতে সার্জিক্যাল অনুশীলনে স্নায়ুর সাথে বৈদ্যুতিক ইলেকট্রোডের সুনির্দিষ্ট অবস্থান খুব গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে।
কারণ শ্রবণ ও ভেস্টিবুলার এলাকাগুলো অভ্যন্তরীণ কানে সংযুক্ত, লক্ষ্য অ্যাম্পুলারি স্নায়ুর বাইরে বিদ্যুৎ প্রবাহ ছড়িয়ে পড়া বা অস্ত্রোপচারের ঝুঁকির কারণে শ্রবণ স্নায়ুতে হস্তক্ষেপ হতে পারে। যেমনটা রিসাস বানরের মধ্যে দেখা গেছে, মানুষে ইমপ্লান্ট বসানোর ফলে শ্রবণশক্তি হ্রাসের ঝুঁকি থাকতে পারে [১৬]। সান্তিনা ও সহকর্মীরা [১৬] পেয়েছেন যে, ইলেকট্রোড স্থাপনের ফলে সর্বোচ্চ ১৪ ডেসিবেল পর্যন্ত শ্রবণ হ্রাস ঘটেছে এবং বৈদ্যুতিক উদ্দীপনা প্রদান করলে তা আরও ০.৪–৭.৮ ডেসিবেল পর্যন্ত হ্রাস পায়। এই গবেষণাটি ইঙ্গিত দেয় যে, কোচলিয়ার হেয়ার সেলে প্রবাহিত বিদ্যুৎ নিকটবর্তী অঞ্চলে এলোমেলো কার্যকলাপ সৃষ্টি করতে পারে।
আরও দেখুন
সম্পাদনা• Vestibular system • কক্লিয়ার ইমপ্লান্ট • Neuroprosthetics • Balance disorder
রেফারেন্স
সম্পাদনা- ↑ ১.০ ১.১ ১.২ ১.৩ ১.৪ ১.৫ Perez Fornos, A.; Guinand, N.; Van De Berg, R.; Stokroos, R.; Micera, S.; Kingma, H.; Pelizzone, M.; and Guyot, J. (২০১৪)। "Artificial balance: restoration of the vestibulo-ocular reflex in humans with a prototype vestibular neuroprosthesis."। Frontiers in Neurology। 5।
- ↑ Cohen, B. and Suzuki, J. (১৯৬৩)। "Eye movements induced by ampullary nerve stimulation."। The American journal of physiology। 204: 347–351।
- ↑ ৩.০ ৩.১ ৩.২ ৩.৩ ৩.৪ Golub, J. S.; Ling, L.; Nie, K.; Nowack, A.; Shepherd, S. J.; Bierer, S. M.; Jameyson, E.; Kaneko, C. R.; Phillips, J. O.; and Rubinstein, J. T. (২০১৪)। "Prosthetic Implantation of the Human Vestibular System."। Otology & Neurotology। 1: 136–147।
- ↑ Gong, W. and Merfeld, D. M. (২০০০)। "Prototype neural semicircular canal prosthesis using patterned electrical stimulation."। Annals of Biomedical Engineering। 28: 572–581।
- ↑ Lewis, R. F.; Haburcakova, C.; Gong, W.; Makary, C.; and Merfeld, D. M. (২০১০)। "Vestibuloocular Reflex Adaptation Investigated With Chronic Motion-Modulated Electrical Stimulation of Semicircular Canal Afferents."। Journal of Neurophysiology। 103: 1066–1079।
- ↑ Dai, C.; Fridman, G. Y.; Chiang, B.; Davidovics, N.; Melvin, T.; Cullen, K. E. and Della Santina, Charles C. (২০১১)। "Cross-axis adaptation improves 3D vestibulo-ocular reflex alignment during chronic stimulation via a head-mounted multichannel vestibular prosthesis."। Experimental Brain Research। 210: 595–606।
- ↑ Dai, C.; Fridman, G. Y.; Davidovics, N.; Chiang, B.; Ahn, J. and Della Santina, C. C. (২০১১)। "Restoration of 3D Vestibular Sensation in Rhesus Monkeys Using a Multichannel Vestibular Prosthesis."। Hearing Research। 281: 74–83।
- ↑ Dai, Chenkai and Fridman, Gene Y. and Chiang, Bryce and Rahman, Mehdi A. and Ahn, Joong Ho and Davidovics, Natan S. and Della Santina, Charles C. (২০১৩)। "Directional Plasticity Rapidly Improves 3D Vestibulo-Ocular Reflex Alignment in Monkeys Using a Multichannel Vestibular Prosthesis."। Journal of the Association for Research in Otolaryngology। 14: 863–877।
- ↑ Davidovics, Natan S. and Rahman, Mehdi A. and Dai, Chenkai and Ahn, JoongHo and Fridman, Gene Y. and Della Santina, Charles C. (২০১৩)। "Multichannel Vestibular Prosthesis Employing Modulation of Pulse Rate and Current with Alignment Precompensation Elicits Improved VOR Performance in Monkeys."। Journal of the Association for Research in Otolaryngology। 14: 233–248।
- ↑ ১০.০ ১০.১ ১০.২ Phillips, Christopher and DeFrancisci, Christina and Ling, Leo and Nie, Kaibao and Nowack, Amy and Phillips, James O. and Rubinstein, Jay T. (২০১৩)। "Postural responses to electrical stimulation of the vestibular end organs in human subjects."। Experimental Brain Research। 229: 181–195।
- ↑ Fridman, Gene Y. and Della Santina, Charles C. (২০১৩)। "Safe Direct Current Stimulation to Expand Capabilities of Neural Prostheses."। IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng.। 21: 319–328।
- ↑ ১২.০ ১২.১ Guyot, Jean-Philippe and Sigrist, Alain and Pelizzone, Marco and Kos, Maria I. (২০১১)। "Adaptation to steady-state electrical stimulation of the vestibular system in humans."। Annals of Otology, Rhinology & Laryngology। 120: 143–149।
- ↑ ১৩.০ ১৩.১ ১৩.২ Harris, David M. and Bierer, Steven M. and Wells, Jonathon D. and Phillips, James O. (২০০৯)। "Optical nerve stimulation for a vestibular prosthesis."। Processing of SPIE। 5।
- ↑ Della Santina, Charles C. and Migliaccio, Americo A. and Patel, Amit H. (২০০৭)। "A multichannel semicircular canal neural prosthesis using electrical stimulation to restore 3-D vestibular sensation."। IEEE transactions on bio-medical engineering। 54: 1016–1030।
- ↑ ১৫.০ ১৫.১ Lumbreras, Vicente and Bas, Esperanza and Gupta, Chhavi and Rajguru, Suhrud M. (২০১৪)। "Pulsed Infrared Radiation Excites Cultured Neonatal Spiral and Vestibular Ganglion Neurons by Modulating Mitochondrial Calcium Cycling."। Journal of Neurophysiology।
- ↑ ১৬.০ ১৬.১ Dai, Chenkai and Fridman, Gene Y. and Della Santina, Charles C. (২০১১)। "Effects of vestibular prosthesis electrode implantation and stimulation on hearing in rhesus monkeys."। Hearing Research। 277: 204–210।