Ez az implantátum lehetővé teszi, hogy a megbénult emberek elméjükkel gépeljenek

Az agy-számítógép összekapcsolás a közelmúltban lehetővé tette a végtagok súlyos gyengeségében szenvedő emberek számára, hogy közvetlen agyvezérléssel gépeljenek az eddigi legnagyobb sebességgel és pontossággal.

A résztvevők közül kettőnél amiotróf laterális szklerózis van, más néven Lou Gehrig-kór, és egy gerincvelői sérüléssel rendelkezik.

Mindegyiküknek egy vagy két baba-aszpirin méretű elektróda tömböt helyeztek el az agyukban, hogy rögzítsék a motoros kéreg, az izom mozgását szabályozó régió jeleit. A jeleket kábelen keresztül továbbították a számítógépre, és az algoritmusok pont és kattintás parancsokká alakították át, amelyek a kurzort a képernyőn megjelenő billentyűzet karaktereihez irányítják.

Minden résztvevő minimális edzés után elegendően elsajátította a technikát ahhoz, hogy felülmúlja az agy-számítógép interfészek vagy BCI-k korábbi tesztjeinek eredményeit, hogy fokozza a hasonlóan mozgássérült emberek kommunikációját. Különösen elérték a gépelési arányokat anélkül, hogy manapság az elektronikus billentyűzet-alkalmazásokban elterjedt volna az automatikus szöveg-kiegészítési segítség, ami valószínűleg növelte volna a teljesítményüket.

Az egyik résztvevő, a kaliforniai Menlo Park Dennis Degray 39 helyes karaktert tudott beírni percenként, ami percenként körülbelül nyolc szónak felel meg.


belső feliratkozási grafika


Ez a pont-kattintás megközelítés számos számítástechnikai eszközre alkalmazható, ideértve az okostelefonokat és a táblagépeket is, lényeges módosítások nélkül - állítják a kutatók. Megállapításaik megjelennek a folyóiratban eLife.

„Ez olyan, mint az egyik legmenőbb videojáték, amellyel valaha is játszhattam. És még negyedet sem kell beletennem. ”

"Vizsgálatunk sikere fontos mérföldkő a bénult emberek életminőségének javításában" - mondja Jaimie Henderson, a Stanfordi Egyetem idegsebészeti professzora, aki a Stanford Kórházban a három eszközbeültetési eljárás közül kettőt elvégzett. A harmadikra ​​a massachusettsi általános kórházban került sor.

"Ez a tanulmány a legnagyobb sebességről és pontosságról számol háromszorosát, a korábban bemutatottakhoz képest" - mondja Krishna Shenoy társszerző szerző, az elektrotechnika professzora. "Közeledünk ahhoz a sebességhez, amellyel szöveget írhat a mobiltelefonjára."

"Az előadás valóban izgalmas" - mondja Chethan Pandarinath volt posztdoktori tudós, aki most az Emory Egyetemen és a Georgia Georgia Institute of Technology-ban közös kinevezést kapott az orvosbiológiai mérnök adjunktusává. „Olyan kommunikációs rátát érünk el, amelyet sok kar- és kézbénulásban szenvedő ember hasznosnak találna. Ez kritikus lépés a valós használatra alkalmas eszközök gyártásában. ”

Shenoy laboratóriuma úttörő szerepet játszott azoknak az algoritmusoknak a felhasználásában, amelyeket az agy sejtjeinek a motorkéregben, az agy mozgásirányító központjában leadott elektromos jelek összetett sávjainak dekódolására használtak, és valós időben a gerincvelő és az izmok által általában végrehajtott műveletekké alakították át.

"Ezeknek a nagy teljesítményű BCI algoritmusoknak az emberi klinikai vizsgálatokban való felhasználása bizonyítja, hogy a technológia ezen osztálya képes helyreállítani a kommunikációt a bénult emberek számára" - mondja Paul Nuyujukian posztdoktori tudós.

"Esőben kivittem a szemetet"

Bénult emberek milliói élnek az Egyesült Államokban. Néha bénulásuk fokozatosan következik be, mint az ALS-ben. Néha hirtelen érkezik, mint Degray esetében.

A 64 éves Degray 10. október 2007-én quadriplegicus lett, amikor elesett és életváltoztató gerincvelő-sérülést szenvedett. "Esőben kivittem a szemetet" - mondta. Az egyik kezében a szemetet, a másikban az újrahasznosítást tartva megcsúszott a fűben, és az állán landolt. A becsapódás megkímélte az agyát, de súlyosan megsebesítette a gerincét, és fejétől lefelé megszakította az agy és az izomzat közötti kommunikációt. "Semmi sem történik a kulcscsontok alatt" - mondja.

Degray két eszközimplantátumot kapott Henderson kezén 2016 augusztusában. Több ezt követő kutatási ülésen őt és a másik két hasonló műtéten átesett résztvevőt arra ösztönözték, hogy kíséreljék meg vagy vizualizálják a kívánt kar-, kéz- és ujjmozdulatok mintázatát. A motoros kéreg eredő idegi jeleit a beágyazott rögzítő eszközök elektronikus úton kivonták, továbbították a számítógépre, és Shenoy algoritmusai által lefordították parancsokká, amelyek a kurzort a képernyőn megjelenő billentyűzeten a résztvevő által megadott karakterekre irányították.

A gyors barna róka…

A kutatók felmérték azt a sebességet, amellyel a betegek képesek voltak pontosan másolni a kifejezéseket és mondatokat - például: „A gyors barna róka átugrotta a lusta kutyát.” Az átlagos arány Degray esetében 7.8 szó / perc, a másik két résztvevő esetében 6.3, illetve 2.7 szó / perc volt.

A vizsgálat során alkalmazott vizsgálati rendszer, a BrainGate Neural Interface System nevű intrakortikális agy-számítógép interfész képviseli a BCI-k legújabb generációját. Az előző generációk először a fejbőrön elhelyezett elektromos vezetéken keresztül vették fel a jeleket, majd sebészeti úton az agy felszínén helyezkedtek el a koponya alatt.

Az intrakortikális BCI egy apró szilícium chipet használ, alig több mint egy hüvelyk négyzet egyhatodát, amelyből 100 elektróda nyúlik ki, amelyek körülbelül negyednegyed vastagságig hatolnak az agyban, és megérintik a motoros kéreg egyes idegsejtjeinek elektromos aktivitását.

Henderson az idegérzékelés eredményeként kapott jobb felbontást hasonlította össze a régebbi generációs BCI-kével összehasonlítva azzal, hogy tapsmérőket osztogattak a stúdió közönségének egyes tagjainak, ahelyett, hogy csak a mennyezetre helyeznék őket, „így megmondhatja, milyen nehéz és hogy a közönségben lévő emberek milyen gyorsan tapsolnak. ”

24/7 vezeték nélküli rendszer

Eljön a nap - közelebb öt, mint tíz év múlva, Shenoy jósolja -, amikor egy önkalibráló, teljesen beültetett vezeték nélküli rendszer gondozói segítség nélkül is használható, nincs kozmetikai hatása. és éjjel-nappal használható.

"Nem látok leküzdhetetlen kihívásokat" - mondja. "Tudjuk azokat a lépéseket, amelyeket meg kell tennünk, hogy odaérjünk."

Degray, aki továbbra is aktívan részt vesz a kutatásban, tudott gépelni a balesete előtt, de nem volt szakértő ebben. A nemrégiben feltárt képességeit egy videojáték-rajongó nyelvén írta le.

"Ez olyan, mint az egyik legmenőbb videojáték, amellyel valaha játszhattam" - mondja. - És még negyedet sem kell beletennem.

Christine Blabe, a Stanford kutatási asszisztense szintén tanulmányi társszerző, csakúgy, mint a Massachusettsi Általános Kórház és a Case Western University BrainGate kutatói.

A finanszírozást a Nemzeti Egészségügyi Intézetek, a Stanfordi Posztdoktori Hivatal, a Craig H. Neilsen Alapítvány, a Stanford Orvostudós Képzési Program, a Stanford BioX-NeuroVentures, a Stanfordi Neuro-Innovációs és Transzlációs Idegtudományi Intézet, a Stanford Idegtudományi Intézet kapta. , Larry és Pamela Garlick, Samuel és Betsy Reeves, a Howard Hughes Orvostudományi Intézet, az Egyesült Államok Veteránügyi Minisztériuma, az MGH-Dean Intézete a pitvarfibrilláció és agyvérzés integrált kutatásához, valamint a Massachusettsi Általános Kórház.

A Stanfordi Műszaki Engedélyezési Hivatal szellemi tulajdonjoggal rendelkezik az interkortikális BCI-vel kapcsolatos mérnöki fejlesztésekről, amelyeket Shenoy laboratóriumában tettek.

{youtube}9oka8hqsOzg{/youtube}

Forrás: Bruce Goldman Stanford Egyetem

Kapcsolódó könyvek

at InnerSelf Market és Amazon