211service.com
Mazāk invazīvas smadzeņu saskarnes
Izmantojot neironu aktivitāti, kas reģistrēta no elektrodu loksnes, kas novietota tieši uz pacienta smadzeņu virsmas, zinātnieki var paredzēt pirkstu kustību, kā arī to, kuru no vairākām skaņām pacients iedomājas. Galu galā pētnieki cer izmantot atklājumus, lai izstrādātu intuitīvas neironu protēzes, piemēram, robotu roku, kas kustina pirkstus ar tik mazu garīgo piepūli, cik nepieciešams, lai pārvietotu īstos, vai datora saskarni, kas uztver iedomātus vārdus. Lai īstenotu šo vīziju, zinātnieki izstrādā arī mazākas, elastīgākas tehnoloģijas, kuras varētu vieglāk implantēt un veidot labāku kontaktu ar smadzenēm. Sīkāka informācija par jaunāko smadzeņu un datora saskarnes tehnoloģiju tika prezentēta šonedēļ Neiroloģijas biedrības konferencē Vašingtonā, DC.
Smadzeņu stimulēšana: Ķirurgi izmanto elektrokortikogrāfiju (ECoG), kas ietver elektrodu loksnes uzlikšanu uz smadzeņu virsmas, lai reģistrētu elektrisko aktivitāti, lai kartētu krampju izcelsmi epilepsijas pacientiem. Šeit ir parādīts smadzeņu rentgena attēls ar pārklājumu, kas atklāj katra elektroda atrašanās vietu.
Tas varētu radīt pamatu smadzeņu un datora saskarnei, kas ir ļoti intuitīva, un ierakstīšanas platformai, kas ir ļoti izturīga, saka Gervins Šalks , pētnieks Vadsvortas centrā Olbanijā, Ņujorkā, kurš vadīja vienu no projektiem.
Šalks un viņa kolēģi pētīja epilepsijas pacientus, kuriem tika veikta procedūra, kas pazīstama kā elektrokortikogrāfija (ECoG), kurā plakans elektrodu bloks tiek novietots virs atklātas garozas daļas, lai reģistrētu elektrisko aktivitāti. Parasti ķirurgi izmanto šo informāciju, lai precīzi noteiktu krampju avotu un noteiktu konkrētu smadzeņu funkciju atrašanās vietu, no kurām jāizvairās operācijas laikā. Šī metode rada labāku telpisko izšķirtspēju nekā elektroencefalogrāfija (EEG), neinvazīva pieeja, kas reģistrē aktivitāti caur galvas ādu. ECoG tagad tiek pētīts izmantošanai smadzeņu un datora saskarnēs. Pieaug interese par EKoG signālu izmantošanu, jo nekas neiekļūst smadzenēs, un tas cilvēkiem patīk vairāk nekā elektrodu iespiešanās. Marks Šībers , Ročesteras Universitātes Medicīnas skolas ārsts un zinātnieks, kurš nebija iesaistīts pētījumā.
Šalks un viņa līdzstrādnieki reģistrēja elektrisko aktivitāti no motorās garozas un Brokas apgabala, kas ir runas procesā iesaistītā smadzeņu daļa, piecos pacientiem, kad viņi īpašā veidā kustināja rokas un pirkstus un vokalēja vai iedomājās konkrētas skaņas. Pēc tam pētnieki izmantoja īpaši izstrādātus algoritmus, lai meklētu neironu aktivitātēs modeļus, kas saistīti ar noteiktu kustību vai skaņu. Mēs varam jums pastāstīt, kā viņi izliek katru savu pirkstu, saka Šalks. Turklāt pētnieki reāllaikā varēja noteikt, kuru no divām skaņām pacients iztēlojas. Šāda veida informāciju varētu izmantot, lai kontrolētu smadzeņu un datora saskarni, nodrošinot glābšanas līniju cilvēkiem ar smagu paralīzi, piemēram, paralīzi, kas saistīta ar beigu stadiju. amiotrofiskā laterālā skleroze , neirodeģeneratīva slimība vai bloķēts sindroms, kas ir noteikta veida insulta rezultāts, kura dēļ pacients nespēj kustēties vai sazināties.
Ja esat paralizēts un nevarat runāt, bet jūsu garoza joprojām ir kārtībā, spēja pārraidīt dažus vārdus, piemēram, 'jā' vai 'nē', 'pārtika' un 'ūdens', varētu būt ļoti noderīga, saka Šībers. Bet jautājums ir, vai mēs spēsim atšifrēt visas cilvēka valodas fonēmas no EKoG signāliem? Vai varat iegūt pietiekami daudz specifiskas informācijas, lai atšķirtu dažāda veida satvērienus, piemēram, šķipsnu no āmura turēšanas?
Lai informāciju izmantotu protēzes vai datora vadīšanai, zinātniekiem būs jāspēj arī iegūt attiecīgo informāciju reāllaikā. (Pašreizējā projektā analīze tika veikta pēc neironu ierakstīšanas.)
Schalk un citi pēta ECoG kā iespējamu alternatīvu elektrodiem, kas implantēti smadzeņu audos. Zinātnieki ir guvuši strauju progresu, izmantojot pēdējo kā protezēšanas ierīču saskarni, nesen parādot, ka pērtiķi var barot sevi ar robotu roku, ko kontrolē smadzeņu un datora saskarne, un paralizēti pacienti var pārvietot kursoru datora ekrānā, izmantojot līdzīgu aprīkojumu. Vēl nav skaidrs, vai ECoG, kas reģistrē ārpusšūnu elektrisko aktivitāti un tādējādi vidējo informāciju, kas nāk no dažādām šūnām, spēs nodrošināt tādu pašu precizitāti kā implantētie elektrodi, kas reģistrē aktivitāti no atsevišķām šūnām. Ciktāl tas attiecas uz ekstremitāšu kontroli, es domāju, ka tas būs nedaudz pamata, saka Endrjū Švarcs , Pitsburgas universitātes neirozinātnieks.
Tomēr ECoG ir dažas būtiskas priekšrocības. Ar implantētiem elektrodiem ierakstīto signālu kvalitāte laika gaitā pasliktinās, un stīvie elektrodi dažkārt var pārvietoties smadzenēs, tādējādi ir nepieciešama sistēmas atkārtota kalibrēšana. ECoG ierīces ir mazāk jutīgas pret kustību. Un, tā kā tie atrodas uz smadzeņu virsmas, tie var būt mazāk jutīgi pret imūnreakciju, kas, domājams, pasliktina implantētos elektrodus. Virsmas elektrodi, visticamāk, būs piemēroti ilgstošai lietošanai, saka Schalk.
Miniaturizētas ECoG ierīces, kas pašlaik tiek izstrādātas, var padarīt šo tehnoloģiju vēl pievilcīgāku. Izmantojot pašreizējo procedūru, ķirurgam ir jānoņem liels galvaskausa gabals, lai ievietotu elektrodu bloku. Bet Džastins Viljamss, Viskonsinas-Medisonas Universitātes bioloģijas inženieris izstrādā miniatūru ECoG ierīci, kuru varētu padot caur nelielu caurumu galvaskausā un pēc tam izvērst, lai aptvertu lielāku garozas virsmas laukumu. Izgatavots no platīna stieplēm, kas iestrādātas elastīgā polimērā, ko sauc par poliimīdu, ko bieži izmanto elektronikā, elektrodu bloks ir elastīgs un pielīp pie mitrām smadzenēm. Tas nozīmē, ka tas kustas, smadzenēm kustoties, uztverot labāku signālu. Tas darbojas kā Saran aptinums uz Jell-O veidnes, saka Viljamss.