Hvordan hjernen implantater kan hjælpe lammede mennesker

Selv sådan en simpel bevægelse som at løfte en kop te, din krop kræver en masse action. Musklerne i hænder skal arbejde for at flytte den til kop. Musklerne i din håndflade bør være åbne, så du kan tage fat i koppen, og derefter lukke fingrene rundt for at holde hende tilbage. Derefter skal skuldermusklerne holde hånden, så den ikke vakle på grund af den ekstra vægt af koppen. Alle disse muskler er nødt til at fungere præcist og på en koordineret måde, mens du tror, du lige har brygget te sig selv.

Hvordan får jeg lammede muskler?

Det er grunden til at gøre det lammede lemmer til at flytte igen så hårdt. De fleste af lammede muskler kan stadig arbejde, men deres forbindelse til hjernen er gået tabt, så de ikke får instruktioner til handling. Desværre har lægerne endnu ikke lært at genoprette rygmarvsskade, men der er en løsning. Vi kan få omkring det og at give instruktioner til musklerne kunstigt. Gennem udvikling af teknologi til læsning og fortolkning af hjernens aktivitet, disse instruktioner kan komme direkte fra patientens hoved.

Vi kan gøre de lammede muskler til at arbejde ved at stimulere deres elektroder anbragt i dem eller omkring de nerver, der forsyner dem. Denne teknologi er kendt som "funktionel elektrisk stimulation." Det kan bruges ikke kun til at hjælpe lammede mennesker til at bevæge sig, men også til at genoprette blærefunktion, at stimulere en effektiv hoste, samt til smertelindring. Denne teknologi kan gøre en stor forskel for livet for mennesker med rygmarvsskade.

En undersøgelse foretaget af forskere

Dimitar Blanc og hendes kolleger arbejder på, hvordan man kombinerer denne teknologi med et komplekst sæt af instruktioner, der er nødvendige for at drive én hånd. Hvis du ønsker at afhente en kop te, som er nødvendig for at stimulere musklerne, hvornår og hvor meget? Disse instruktioner er meget komplekse, og ikke kun på grund af det store antal af muskler, der er involveret her. Så snart du drikker te, har vejledningen ændret sig, fordi vægten af koppen vil falde. For at gøre noget andet, for eksempel, ridse din næse, vil vejledningen være helt anderledes.

I stedet for blot at teste forskellige instrukser til de lammede muskler, i håb om at finde dem, der arbejder, forskerne brugte computermodeller af bevægeapparatet til at beregne dem. Disse modeller er den matematiske beskrivelse af, hvordan de muskler, knogler og led opererer under bevægelser. I simuleringen, er det muligt at gøre musklerne stærkere eller svagere, lammet eller stimuleret udenfor. Derfor er det muligt hurtigt og sikkert teste forskellige impulsmønstre at se, hvilke der er mere vellykket.

modellering af muskler

For at teste teknologien, forskere implanteret 24 elektroder i muskler og nerver af undersøgelsens deltagere. De brugte en simulering til at beslutte, hvor at placere elektroderne, fordi de lammede muskler mere end elektroderne i moderne systemer af funktionel elektrisk stimulation.

Hvis du havde et valg, hvad bedre stimulere musklerne: subscapularis eller periosteal? Hvis det er nødvendigt at stimulere aksillær nerve, hvor du vil placere elektroden? For at besvare disse vanskelige spørgsmål, brugte forskerne en simulering med forskellige sæt af elektroder, og vælge den, der tillod en computermodel til at få mest effektive bevægelse.

Øjeblikket holdet arbejder på en arm, der stabiliserer muskel gruppe, nævnte roterende muffe. Hvis de instruktioner, du kommer til det, kan den forkerte hånd springe ud af skulderen. Det er grunden til computersimulationer er uundværlige i denne undersøgelse. For at sætte disse eksperimenter deltagere ingen ville har vovet.

nye udfordringer

Vide, hvordan du aktiverer lammede muskler til at producere nyttige trafik - det er kun halvdelen af problemet. Forskere har også brug for at afgøre, på hvilket tidspunkt at aktivere musklerne, for eksempel, når brugeren ønsker at afhente et objekt. En af de muligheder - er overførslen af disse oplysninger direkte fra hjernen. For nylig har forskere fra USA anvendte implantatet til at lytte til de enkelte celler i hjernen af en lammet person. Da de forskellige bevægelser, der er forbundet med forskellige former for hjerneaktivitet, kan deltageren vælge en af seks forprogrammerede bevægelser, som derefter blev genereret ved at stimulere musklerne i hånden.

hjerne læsning

Mens dette er et spændende skridt fremad inden for neurale proteser, mange problemer stadig uløste. Ideelt set bør hjernen implantater arbejde i mange årtier. Men i øjeblikket er det svært at registrere selv de signaler, der er nødvendige inden for et par uger, således at disse systemer skal regelmæssigt kalibreres. Under anvendelse af de nye design af implantater eller forskellige hjerneområder signaler kan forbedre langtidsstabilitet.

Desuden implantater lytte til kun en lille brøkdel af de millioner af celler, der styrer vore lemmer, så bevægelsesområdet kan være ganske begrænset. Dog er styringen af hjernen robot lemmer med en vis grad af frihed endnu ikke foretaget og mulighederne for denne teknologi i rivende udvikling.

fremtidens teknologi

Endelig jævn, ubesværet bevægelse, som vi opfatter som noget taget for givet, er styret af en rig sensorisk feedback-system, der fortæller hjernen, hvor vores hænder, og når vores fingre røre objekterne. Disse signaler kan gå tabt efter skaden, så forskerne arbejder også på hjernen implantater, der kan genoprette fornemmelse og bevægelse.

Nogle forskere mener, at hjernen læsning teknologi kan hjælpe folk mere effektivt kan bringes til at interagere med computere, mobiltelefoner og endda direkte fra hjernen hos andre mennesker. Men nu er det stadig i realm af science fiction, hvorimod hjernen styringer til medicinske anvendelser er hurtigt at blive en klinisk virkelighed.