Miten implantit ja robottivarsi antavat halvaantuneen ihmisen tajua

Nathan Copeland, 28-ikäinen mies, joka ei voinut tuntea tai siirtää alareunaansa ja jalkojaan auto-onnettomuuden jälkeen, on palauttanut kosketuksen tunteen robottihaaralla, jota hän hallitsee aivojensa kanssa.

Copelandin leikkaus, johon sisältyi neljän pienen mikroelektrodiryhmän istuttaminen noin puolet pään painikkeen koosta hänen aivoissaan, on lääketieteen ensimmäinen.

Implantaatit liittyvät Pittsburghin yliopiston tutkijoiden kehittämään Brain Computer Interface (BCI) -liitäntään. Tiimi kuvaa tulokset Tiede translaatiotutkimus Medicine.

"Tärkein tulos tässä tutkimuksessa on, että aistokuoren mikrostimulaatio voi saada aikaan luonnollisen tunteen kihelmöinnin sijaan", kertoo tutkimuksen avustaja Andrew B. Schwartz, neurobiologian professori ja systeemihermotieteen puheenjohtaja. ”Tämä stimulaatio on turvallista, ja herätetyt tuntemukset ovat vakaita kuukausien ajan.

{youtube}L1bO-29FhMU{/youtube}

"On vielä paljon tutkimusta, joka on tehtävä, jotta ymmärrettäisiin paremmin stimulaatiomalleja, joita tarvitaan auttamaan potilaita parantamaan liikkeitä."


sisäinen tilausgrafiikka


Tämä ei ole joukkueen ensimmäinen yritys BCI: ssä. Neljä vuotta sitten, tutkimus coauthor Jennifer Collinger, apulaisprofessori fyysisen lääketieteen ja kuntoutuksen, ja tutkija VA Pittsburgh Healthcare System, ja joukkue osoitti BCI, joka auttoi Jan Scheuermann, joka on quadriplegia aiheuttama rappeuttava sairaus. Scheuermannin video, joka ruokkii itseään suklaa mieleen ohjattua robottihaaraa käytettiin ympäri maailmaa. Ennen sitä, Tim Hemmes, halvaantui moottoripyöräonnettomuudessa, pääsi koskettamaan käsiään tyttöystävänsä kanssa.

Mutta tapa, jolla aseemme luonnollisesti liikkuvat ja vuorovaikutuksessa ympärillämme olevan ympäristön kanssa, johtuu enemmän kuin pelkästään ajamisesta ja oikean lihaksen siirtämisestä. Pystymme erottelemaan kakun ja soodan välillä kosketuksella, ottamalla kakun kevyemmin kuin tölkki. Jatkuva palaute, jota saamme kosketuksen tunteesta, on ensiarvoisen tärkeää, koska se kertoo aivoissa, mihin liikkua ja kuinka paljon.

Fyysisen lääketieteen ja kuntoutuksen apulaisprofessori Robert Gaunt oli BCI: n seuraava askel.

Kun Gaunt ja kollegat etsivät oikeaa ehdokasta, he kehittivät ja jalostivat järjestelmäänsä siten, että robottihaaran tulot välitetään aivojen sisään istutetun mikroelektrodiryhmän kautta, jossa käsien liikkumista ja kosketusta ohjaavat neuronit sijaitsevat. Blackrock Microsystemsin kehittämä mikroelektrodi-matriisi ja sen ohjausjärjestelmä sekä Johns Hopkinsin yliopiston Applied Physics Labin rakennettu robottivarsi muodostivat kaikki palapelin palaset.

Copelandin tarina

2004in talvella Copeland, joka oli tuolloin 18, ajoi yöllä sateisella säällä, kun hän oli auto-onnettomuudessa, joka katkesi kaulansa ja loukkaantui selkäytimensä, jolloin hänellä oli quadriplegia ylälaipasta alaspäin.

Onnettomuuden jälkeen hän oli kirjautunut rekisteriin potilaista, jotka olivat halukkaita osallistumaan kliinisiin tutkimuksiin. Lähes kymmenen vuotta myöhemmin tutkimusryhmä kysyi, oliko hän kiinnostunut osallistumaan kokeelliseen tutkimukseen.

Kun se oli läpäissyt seulontatestit, Copeland pyöristettiin viime keväänä leikkaussaliin. Kuvantamistekniikoita käytettiin tunnistamaan täsmälliset alueet Copelandin aivoissa, jotka vastaavat tunteita jokaisessa sormessaan ja hänen kämmenessään.

”Voin tuntea vain jokaisen sormen, se on todella outo tunne”, Copeland sanoi noin kuukauden kuluttua leikkauksesta. ”Joskus se tuntuu sähköiseltä ja joskus sen paineelta, mutta enimmäkseen voin kertoa suurimmalle osalle sormista selvällä tarkkuudella. Tuntuu siltä, ​​että sormeni koskettavat tai työnnetään. ”

Tällä hetkellä Copeland voi tuntea painetta ja erottaa sen voimakkuuden jossakin määrin, vaikka hän ei pysty tunnistamaan, onko aine kuuma tai kylmä, selittää tutkijan ja neurokirurgin Elizabeth Tyler-Kabaran.

Gaunt sanoo, että kaikesta työstä on tarkoitus käyttää aivojen luonnollisia, olemassa olevia kykyjä antaa ihmisille takaisin menetetty, mutta unohtumaton.

”Lopullisena tavoitteena on luoda järjestelmä, joka liikkuu ja tuntuu aivan kuten luonnollinen käsivarsi”, sanoo Gaunt. "Meillä on pitkä matka mennäksesi sinne, mutta tämä on hyvä alku."

Puolustusta edistyneiden tutkimushankkeiden viraston mullistava proteesiohjelma tarjosi suurimman osan rahoituksesta.

Lähde: University of Pittsburgh

Liittyvät kirjat:

at InnerSelf Market ja Amazon