211service.com
Eksperimentālās ķirurģijas mērķis ir atdzīvināt paralizētu ekstremitāti
Ārsti mēģinās reanimēt pacienta paralizēto roku ar novatorisku operāciju, kas ietver signālu uztveršanu no viņa smadzenēm un kustību atjaunošanu, izmantojot smalku elektronikas tīklu, kas saistīts ar roku muskuļiem.
Virtuālā roka : Nesenajā svarīgā solī ceļā uz īstas rokas reanimāciju pacients ar implantētu smadzeņu mikroshēmu kontrolēja rokas datormodeli, domājot par tās kustību.
Jaunajos centienos, ko plānojuši Case Western Reserve universitātes pētnieki, tiks izmantota smadzeņu datora saskarne jeb BCI, ko izstrādājuši Brauna universitātes un Masačūsetsas vispārējās slimnīcas pētnieki. Iepriekšējā darbā pacienti ir izmantojuši šo interfeisu, lai kontrolētu datora kursoru vai robotu roku (skatiet sadaļu Smadzeņu mikroshēma palīdz četrstūrveida cilvēkiem pārvietot robotu rokas ar savām domām un pacients parāda jaunu veiklību ar prātu kontrolētu robota roku ).
Jaunajos centienos tiks izmantota tā pati tehnoloģija, lai kontrolētu pacienta faktisko roku ar sistēmu, ko sauc par funkcionālo elektrisko stimulāciju (FES). Tas nosūtīs signālus pat 18 roku un roku muskuļiem, lai ļautu subjektam, kurš ir paralizēts no kakla uz leju, veikt tādus uzdevumus kā ēšana un deguna skrāpēšana.
Šī būs pirmā reize, kad kāds BCI ir pievienojis FES ierīcei, saka Daniels Morāns , neirozinātnieks no Vašingtonas universitātes Sentluisā, kurš nav iesaistīts pētījumā. Viņi apvieno visu sistēmu. Saskaņā ar Case Western pētniekiem, operācija var notikt šajā vai nākamajā gadā.
Muskuļu aktivācijas tehnoloģija jau sen ir pārbaudīta paralizētiem pacientiem. Dažādi pacienti var veikt tādas darbības kā, piemēram, nospiest pogu, lai aktivizētu muskuļus savās citādi paralizētajās kājās un ļautu viņiem stāvēt un pat pārvietoties ar staigulīti, kam palīdz kājas, kas var sastingt un šūpoties uz priekšu. Ja pacients nevar izmantot rokas, paralizēto muskuļu aktivāciju var izraisīt kustības, kuras pacients var kontrolēt savā rokā, vaigā vai kaklā. Jaunie centieni izmantos pašas smadzenes, lai nosūtītu šos signālus.
Jaunās ierīces pamatā ir smadzeņu implants — neliela zonde, kuras garums ir četri milimetri katrā pusē ar 96 matiem līdzīgiem elektrodiem, kas 1,5 milimetrus iekļūst motorās garozas daļā, kas kontrolē roku kustības. Implants reģistrē desmitiem neironu impulsus, kas atbilst pacienta nodomam pārvietoties.
Gatavojoties atjaunot īstos roku muskuļus, pētnieki nesen ir parādījuši, ka smadzeņu mikroshēma var kontrolēt šo roku muskuļu virtuālo attēlojumu. Notiekošais klīniskais pētījums ir pazīstams kā BrainGate2 .
Lai gan signāli no smadzenēm atbilst virzienam, lai kaut ko pārvietotu, algoritms šos trigerus pārvērš rūpīgi saskaņotās kontrakcijās pat 18 muskuļos, pamatojoties uz šo muskuļu kustību modeli un rokas brīvības pakāpi.
Pacients domā 'uz augšu un pa labi', un mums ir kontrolieris, kas faktiski izdomā pareizo muskuļu aktivāciju, lai pārvietotos šajā virzienā, saka Roberts Kiršs, projekta galvenais pētnieks, Case Western biomedicīnas inženierijas vadītājs un izpilddirektors. no veterānu lietu departamenta Funkcionālais elektriskās stimulācijas centrs .
Šī modeļa pašreizējā versijā ir 29 muskuļi, kas sadalīti 138 muskuļu elementos, un 11 locītavas. Ekrānā pacients redz virtuālās rokas attēlu un strādā, lai radītu smadzeņu komandas, kas galu galā pārvieto virtuālo roku, lai pieskartos sarkanam plankumam, padarot to zaļu.
Leigh Hochberg, Masačūsetsas vispārējās slimnīcas neirologs, Brauna inženierzinātņu asociētais profesors un viens no pamatā esošās pētniecības sadarbības vadītājiem, saka, ka eksperiments ar virtuālo roku, kas pirmo reizi tika veikts 2011. gadā, bija izšķirošs pavērsiens. Viņš saka, ka tas kopā ar jaunākajiem sasniegumiem pērtiķu eksperimentos sniedz iedrošinājumu, ka ir sasniedzams mērķis savienot smadzeņu mikroshēmas ar muskuļu stimulāciju.
Pat ja tas izdotos, pati reanimētā roka joprojām nespētu nodot lietotājam taustes sajūtu. Atsevišķā eksperimentu komplektā Case Western pētnieki pārbauda sistēmu, kas nodrošina taustes sajūtu, pateicoties sensoriem uz protēzes, kas savienota ar pacienta rokas perifērajiem nerviem (skatiet sadaļu Mākslīgā roka ar īstām sajūtām). Teorētiski šādu sensoro atgriezenisko saiti varētu piegādāt arī tieši smadzenēs.
Neirozinātnieki strādā arī pie labākiem smadzeņu implantiem. Pašreizējās projektā izmantotās saskarnes būtībā apkopo kāda nodomu kaut ko pārvietot noteiktā virzienā. Nākamās paaudzes versijas faktiski savāktu dabiskākas muskuļu kustības komandas no pašām smadzenēm — tas ir grūtāks uzdevums, taču tas sola reālistiskāku kontroli. Vēl viens izstrādes process ir bezvadu interfeiss starp galvaskausa savienotāju un sistēmu, kas nolasa un interpretē signālus no smadzenēm (skatiet Wireless Brain Computer Interface).