通过 Kaha 遥测简化癫痫检测

犹他大学实验室抗惊厥药物开发 (ADD) 项目的团队正在努力测试治疗癫痫的新化合物。这是一项密集的工作，盲法试验一次持续数月，以收集推动化合物进入药物开发下一阶段或完全结束其旅程所需的数据。

ADD 使用大鼠和小鼠的自发癫痫模型来复制癫痫。 “传统上，筛选药物的方式通常是通过电或化学方式诱发癫痫发作。 ADD 副主任Cameron Metcalf博士说，“你会事先给予药物，然后诱发癫痫发作并询问：‘我的药物是否阻止了癫痫发作？’” 在验证新药的同时，我们还在研究在各种情况下自发发生的癫痫发作……这是一种与临床更相关的癫痫类型，并且它可以更好地模拟人类发生的情况。”

然而，为了适应这种更真实的癫痫模型，必须始终对动物进行记录。从动物的大脑中连续记录脑电图，并与显示动物行为和任何潜在癫痫发作的视频记录同步。 “潜在”是这里的关键词，因为各种信号噪声在脑电图读数中都可能看起来像癫痫发作。为了确认信号是癫痫发作，而不仅仅是耳朵抓伤或吃东西，研究人员必须查看视频记录。

脑电图信号最初是通过栓绳记录的，栓绳是一根长缆线，直接将动物体内的传感器连接到记录设备。然而，在过去的几年里，ADD 项目已经在用无线设备监测他们的大鼠。使用植入式 Kaha 生物电植入子该团队能够记录脑电图信号，而不会产生外部栓绳带来的额外信号噪音。

ADD 项目的高级科学家Kyle Thomson博士说：“我们有一种用于癫痫发作检测的算法，但错过癫痫发作确实很糟糕，因此你必须训练你的算法，使其不会遗漏任何内容。” 会收到很多误报……系绳[对于算法来说]噪音太大。您最终获得的数据量与仅通过肉眼进行查看的数据量相同。”

“我们使用并继续使用 Kaha 系统的原因是因为数据的清晰度使我们能够相信我们的癫痫检测算法能检到潜在信号，然后可靠地丢弃误报（约 95% 的数据），看看剩下的 5% 并尽快完成，”他说，“我们正在谈论每天 4 小时和 20 分钟处理相同数据量的差异。”

然而，如果系统不够灵活，无法应对实验室生活的实际情况，那么信号清晰度将毫无用处。 “直到最近，所有其他系统都使用电池，”凯尔说，“电池需要更换。这限制了你的学习。我们的许多动物都会花六个月的时间参加药物研究。三个月的电池是不行的。”

“正在进行中的事情总是会被推迟，”他说，“总会有一些事情发生，可能会迫使研究推迟一周。如果你要使用三个月的电池，即使你在这三个月里完美地计划了你的一起，突然之间你的电池就可能耗尽一周了。”

Cameron说：“由于可充电系统以及能够取出和重新植入，我们所拥有的灵活性对于我们需要做的事情来说非常巨大。”

““我认为，我们有两个植入子用了八次。所以我们几乎连续使用它们三四年了，”Kyle补充道。

流程越简化，工作就能越有效地完成。这是药物开发过程中的关键。

Cameron说：“大约三分之一的癫痫患者仍未完全控制癫痫发作，我们很幸运，这三分之二的患者可以基本停止癫痫发作，并服用副作用最小的药物。但至少在过去二十年里，我们在这个数字上仍然没有取得任何进展，”他强调，“这是我们在该领域最大的障碍之一，就是寻找新药，甚至是新的药物组合或新的治疗模式。一般来说，治疗可以帮助目前患有癫痫发作而癫痫发作没有得到充分控制的人群。”

“我们已经在我们的项目中看到了一些化合物，它们在这些自发性癫痫模型中的表现让我们大吃一惊。它们看起来棒极了。但从我们开始开展这项工作到真正的最终结果惠及患者，可能需要 20 年的时间，因为药物开发需要做很多工作。”

您希望能够快速批准或停止化合物，而不用担心该过程可能因所使用的技术或研究人员的过度压力而受到损害。

“完全消除所有癫痫发作的药物和只发生一次癫痫发作的动物之间的差异可能很大，甚至更糟，你在[基线]上错过了一次癫痫发作。这降低了[基线]治疗的平均值。突然之间，这种药看起来就不那么好了。” Kyle说：“所有这些事情都很糟糕，但你正在寻找这一点视频，24 小时数据中的 10 到 30 秒。”

随着美国国立卫生研究院进一步转向小鼠模型，评估这些模型所需的成本和精力变得越来越困难。 Kyle说：“我们一直在通过眼睛对小鼠进行癫痫发作检查，我们有很多工作人员花时间专门用这种方式观察脑电图，因为我们做了很多小鼠实验，” 那天，当我去做复检时，那些复检小鼠脑电图的人讨厌我。我有大约五到八分钟的文件，就像大脑爆炸。噢，我这一天的工作就结束了。哦，我才做了四天，”他笑着说，“小鼠复检人员坐在那里，他们的眼睛很疲劳，正在喝咖啡，因为这是一个艰巨的过程。你必须非常专注。”

随着植入式 Kaha 小鼠生物电植入子的推出，这一切都将发生改变。 “我们刚刚获得了 40 个（用于小鼠的）板子，我们正在构建这套设备，”Kyle说，“我想一旦小鼠遥测开始，我们将有 12 只小鼠和 40 个小鼠植入子几乎连续运行。”