211service.com
Smadzeņu mikroshēma paralizētu ekstremitāšu kontrolei
Zinātnieki tagad būvē ierīci, kas reģistrē smadzeņu signālus un pārraida tos uz paralizētiem muskuļiem, potenciāli atgriežot muskuļu kontroli smagi paralizētiem pacientiem. Protēžu sistēmā, kas joprojām ir attīstības sākumā, smadzeņu mikroshēma reģistrē neironu signālus no tās smadzeņu daļas, kas kontrolē kustību. Pēc tam mikroshēma apstrādā šos signālus, nosūtot precīzus ziņojumus vadiem, kas implantēti dažādos pacienta rokas vai plaukstas muskuļos, liekot paralizētajai ekstremitātei satvert glāzi vai saskrāpēt degunu. Mūsu galvenais mērķis ir, lai cilvēks domā un bez piepūles kustina roku , saka Roberts Kiršs , asociētais direktors Funkcionālais elektriskās stimulācijas centrs , Louis Stokes veterānu lietu medicīnas centrā, Klīvlendā, OH.
Implantēta ierīce, kas iedarbina noteiktus muskuļus, palīdz paralizētiem pacientiem pārvietot savas ekstremitātes. Centrālais stimulators ir savienots ar vadiem, kas tiks implantēti muskuļos.
Muguras smadzeņu traumu un dažu veidu insultu un neirodeģeneratīvu slimību gadījumā tiek bojātas nervu ķēdes starp smadzenēm un ķermeni, atstājot pacientiem dziļas kustību problēmas. Zinātnieki jau ir panākuši ievērojamu progresu šīs nervu blokādes pārvarēšanā, izstrādājot jaunus veidus, kā stimulēt muskuļus. Funkcionālā elektriskā stimulācijā (FES) elektriskā strāva tiek pielietota konkrētiem nerviem vai muskuļiem, lai izraisītu muskuļu kontrakcijas. Kad lietotājs veic iepriekš noteiktu kustību ar galvu vai pleciem, viņš vai viņa izraisa noteiktu muskuļu stimulāciju, ļaujot ekstremitātei pārvietoties noteiktā veidā. FDA jau ir apstiprinājusi ierīces, kas dažiem paralīzes pacientiem var atjaunot rokas darbību un urīnpūšļa kontroli.
Multivide
SLAIDRĀDE: skatiet sistēmu
Sistēmā, kurā Kiršs un viņa kolēģi pārbauda cilvēkus ar muguras smadzeņu bojājumiem, kas ir pietiekami smagi, lai tie kļūtu paralizēti no kakla uz leju, pacienta krūtīs vai vēderā ķirurģiski implantē elektrokardiostimulatoram līdzīgu stimulatoru ar savienojošiem vadiem, kas implantēti līdz pat 12. dažādi muskuļi. Cits vadu komplekts reģistrē aktivitāti muskuļos, kurus pacients brīvprātīgi kontrolē. Pēc tam šie signāli tiek izmantoti, lai aktivizētu aktivitāti paralizētajos muskuļos.
Bet dažiem pacientiem, īpaši smagi paralizētiem cilvēkiem, kuri kontrolē dažus muskuļus, signālu izmantošana, kas ierakstīti tieši no smadzenēm, lai kontrolētu paralizētās ekstremitātes, varētu nodrošināt vieglāku un intuitīvāku pārvietošanās veidu. Tātad Klīvlendas pētnieki strādā ar Džons Donogjū , Brauna universitātes neirozinātnieks, kurš ir izstrādājis implantējamas smadzeņu mikroshēmas, kas reģistrē un apstrādā elektrisko aktivitāti tieši no neironiem. Ierīce, izgatavota no Kiberkinētikas neirotehnoloģiju sistēmas , Foksboro, MA, sastāv no niecīgas mikroshēmas, kurā ir 100 elektrodi, kas reģistrē signālus no simtiem neironu motorajā garozā, smadzeņu daļā, kas modulē kustību. Pēc tam datora algoritms pārvērš šo sarežģīto darbības modeli signālā, ko izmanto, lai kontrolētu datoru vai protēžu ekstremitāti. Līdz šim mikroshēma ir pārbaudīta trīs pacientiem – pirmajiem cilvēkiem, kas saņēmuši šāda veida implantu. (Skatiet Implanting Hope, 2005. gada marts; Smadzeņu mikroshēmas paralizētiem pacientiem piešķir jaunas pilnvaras; un Ratiņkrēsla vadīšana ar prāta spēku.)
Speciālisti ar jauno ierīci saista lielas cerības. Mēs uzskatām, ka šī ir vienīgā pašreizējā dzīvotspējīgā tehnoloģija, kas pacientiem nodrošina augstu dzemdes kakla traumu atjaunošanas un ekstremitāšu kontroles līmeni, saka. Džozefs Pankracio , Nacionālo neiroloģisko traucējumu un insultu institūta neironu inženierijas un neiroprotezēšanas pētniecības programmas direktors, viena no aģentūrām, kas finansē pētījumu.
Projekts, visticamāk, būs sarežģīts. Donoghue un kolēģiem vispirms jāpadara sava smadzeņu mikroshēma bezvadu un pilnībā implantējama. (Pašlaik pacientiem ir daļa aparatūras, kas izvirzīta no galvaskausa, un tie ir savienoti ar datoru, izmantojot vadus.) Implantējama sistēma samazinātu infekcijas risku, un tā varētu arī palīdzēt pacientiem iemācīties lietot sistēmu. Eberhards Fecs , neirozinātnieks no Vašingtonas universitātes Sietlā, kurš izstrādā līdzīgas sistēmas pērtiķiem, saka, ka implantējama ierīce ļautu pacientiem izmantot sistēmu 24 stundas diennaktī, kas palīdzētu viņiem iemācīties modulēt neironu signālus precīzai kontrolei.
Pirmajā testu komplektā, ko paredzēts sākt nākamajā mēnesī, pacienti, kuriem implantēts kiberkinētikas mikroshēma, mēģinās pārvietot virtuālo roku, ļaujot pētniekiem izpētīt, kādu kontroles līmeni viņi varētu cerēt sasniegt, un noteikt muskuļus, kas ir jāstimulē. lai radītu noderīgas kustības. Kad pētnieki ir izveidojuši implantējamu mikroshēmu un ir pierādījuši, ka pacienti var pietiekami kontrolēt virtuālo roku, komanda sāks integrēt mikroshēmu un FES sistēmu.
Ilgtermiņā pētniekiem, iespējams, būs jāapvieno vairākas ierīces. Lai pilnībā realizētu šo sistēmu potenciālu, mums ir jādomā ne tikai par vienu augšējo ekstremitāšu FES sistēmu, saka Pancrazio. Mums ir jādomā par sistēmu tīklu. Personai var būt nepieciešamas ventilācijas, urīnpūšļa kontroles un zarnu kontroles sistēmas.