211service.com
Mozkový čip k ovládání ochrnutých končetin
Vědci nyní staví zařízení, které zaznamenává mozkové signály a přenáší je do ochrnutých svalů, čímž potenciálně vrací kontrolu svalů těžce ochrnutým pacientům. V protetickém systému, který je stále v raném vývoji, zaznamenává mozkový čip nervové signály z části mozku, která řídí pohyb. Čip pak tyto signály zpracovává, odesílá přesné zprávy na dráty implantované do různých svalů pacientovy paže nebo ruky, čímž spouští paralyzovanou končetinu, aby popadla sklenici nebo poškrábala nos. Naším konečným cílem je, aby člověk přemýšlel a bez námahy pohyboval paží , říká Robert Kirsch , zástupce ředitele společnosti Funkční centrum elektrické stimulace , v Louis Stokes Veterans Affairs Medical Center, v Clevelandu, OH.
Implantované zařízení, které spouští specifické svaly, pomáhá ochrnutým pacientům pohybovat končetinami. Centrální stimulátor je připojen k drátům, které budou implantovány do svalu.
Při poranění míchy a některých typech mrtvice a neurodegenerativních onemocnění jsou poškozeny nervové okruhy mezi mozkem a tělem, takže pacienti mají vážné pohybové problémy. Vědci již dosáhli pozoruhodného pokroku v překonání této nervové blokády vývojem nových způsobů stimulace svalů. Při funkční elektrické stimulaci (FES) je elektrický proud aplikován na specifické nervy nebo svaly, aby spustil svalové kontrakce. Když nositel provede předem určený pohyb hlavou nebo rameny, spustí stimulaci určitých svalů, což umožňuje končetině pohybovat se specifickým způsobem. Zařízení, která mohou obnovit funkci rukou a kontrolu močového měchýře u některých pacientů s paralýzou, již schválila FDA.
Multimédia
SLIDESHOW: Viz systém
V systému, který Kirsch a jeho kolegové testují na lidech s poraněním míchy natolik závažným, že je ochromí od krku dolů, je pacientovi do hrudníku nebo břicha chirurgicky implantován stimulátor podobný kardiostimulátoru, do kterého je implantováno až 12 spojovacích drátů. různé svaly. Další sada drátů zaznamenává aktivitu ve svalech, které jsou pod dobrovolnou kontrolou pacienta. Tyto signály jsou pak použity ke spuštění aktivity v ochrnutých svalech.
Některým pacientům, zejména těžce ochrnutým jedincům, kteří ovládají jen málo svalů, by však použití signálů zaznamenaných přímo z mozku k ovládání ochrnutých končetin mohlo poskytnout snazší a intuitivnější způsob pohybu. Takže výzkumníci z Clevelandu spolupracují John Donoghue , neurovědec z Brown University, který vyvinul implantovatelné mozkové čipy, které zaznamenávají a zpracovávají elektrickou aktivitu přímo z neuronů. Zařízení, vyrobené společností Kyberkinetické neurotechnologické systémy , ve Foxborough, MA, sestává z malého čipu obsahujícího 100 elektrod, které zaznamenávají signály ze stovek neuronů v motorické kůře, části mozku, která moduluje pohyb. Počítačový algoritmus pak převádí tento složitý vzorec činnosti na signál používaný k ovládání počítače nebo protetické končetiny. Čip byl zatím testován u tří pacientů – vůbec prvních lidí, kteří dostali tento typ implantátu. (Viz Implanting Hope, březen 2005; Mozkové čipy dávají ochrnutým pacientům nové síly; a Řízení invalidního vozíku silou mysli.)
Odborníci do nového zařízení vkládají velké naděje. Považujeme to za jedinou současnou životaschopnou technologii na obzoru, která pacientům poskytuje vysokou úroveň obnovy cervikálního poranění a kontrolu nad jejich končetinami, říká Josef Pancrazio , ředitel neurálního inženýrství a výzkumného programu neuroprotéz v National Institutes of Neurological Disorders and Stroke, jedné z agentur financujících výzkum.
Projekt bude pravděpodobně složitý. Donoghue a kolegové musí nejprve učinit svůj mozkový čip bezdrátovým a plně implantovatelným. (V současné době mají pacienti nějaký hardware vyčnívající z jejich lebky a jsou připojeni k počítači pomocí drátů.) Implantovatelný systém by minimalizoval riziko infekce a mohl by také pomoci pacientům naučit se systém používat. Eberhard Fetz , neurovědec z Washingtonské univerzity v Seattlu, který vyvíjí podobné systémy u opic, říká, že implantovatelné zařízení by pacientům umožnilo používat systém 24 hodin denně, což by jim pomohlo naučit se modulovat nervové signály pro přesnou kontrolu.
V první sadě testů, které mají začít příští měsíc, se pacienti s implantovaným čipem Cyberkinetics pokusí pohnout virtuální paží, což výzkumníkům umožní zkoumat, jakou úroveň kontroly by mohli doufat, že dosáhnou, a identifikovat svaly, které je třeba stimulovat. vyvolat užitečné pohyby. Jakmile vědci sestrojí implantovatelný čip a prokážou, že pacienti mohou dostatečně ovládat virtuální rameno, tým zahájí integraci čipu a systému FES.
Z dlouhodobého hlediska budou výzkumníci pravděpodobně muset spojit několik zařízení. Abychom plně využili potenciál těchto systémů, musíme přemýšlet nejen o jediném systému FES pro horní končetiny, říká Pancrazio. Musíme přemýšlet o síti systémů. Jednotlivec může potřebovat systémy pro ventilaci, kontrolu močového měchýře a kontrolu střev.