Hogyan ültetik be egy implantátum és egy robotkar a bénult embert az érzésbe

Nathan Copeland, 28 éves férfi, aki egy autóbaleset után nem érezte vagy mozgatta az alsó karját és a lábát, egy robotkaron keresztül visszanyerte az érintés érzését, amelyet agyával irányít.

Copeland műtéte, amelynek során négy apró mikroelektród-tömböt ültettek be az agyába, körülbelül félig akkora, mint egy inggomb, orvosi szempontból első.

Az implantátumok csatlakoznak az agyi számítógép interfészhez (BCI), amelyet a Pittsburghi Egyetem kutatói fejlesztettek ki. A csapat leírja az eredményeket Science Translational Medicine.

"A legfontosabb eredmény ebben a tanulmányban az, hogy az érzékszervi kéreg mikrostimulációja bizsergés helyett természetes érzést válthat ki" - mondja Andrew B. Schwartz, a tanulmány társszerzője, a neurobiológia professzora és a rendszerek idegtudományának elnöke. „Ez a stimuláció biztonságos, és a kiváltott érzések hónapok alatt stabilak.

{youtube}L1bO-29FhMU{/youtube}

"Még mindig sok kutatást kell elvégezni annak érdekében, hogy jobban megértsük azokat a stimulációs mintákat, amelyek a betegek jobb mozgásához szükségesek."


belső feliratkozási grafika


Ez nem a csapat első próbálkozása a BCI-vel. Négy évvel ezelőtt a tanulmány társszerzője, Jennifer Collinger, a fizikai orvoslás és rehabilitáció adjunktusa, valamint a VA Pittsburgh Healthcare System kutatója és a csapat bemutattak egy olyan BCI-t, amely segített Jan Scheuermannnak, akinek degeneratív betegség okozta quadriplegia. A videó arról, ahogy Scheuermann csokoládét etet magának az elme által vezérelt robotkar használatával szerte a világon láthattuk. Előtte Tim Hemmes motoros balesetben megbénult, kinyújtotta a kezét, hogy megérintse a barátnőjét.

De a karjaink természetes mozgása és kölcsönhatása a körülöttünk lévő környezettel nemcsak a megfelelő izmok gondolkodásának és mozgatásának köszönhető. Érintéssel képesek vagyunk megkülönböztetni egy darab süteményt és egy szódabikarbónát, gyengédebben felvesszük a tortát, mint a doboz. Az érintésérzetből kapott folyamatos visszajelzés kiemelkedő jelentőségű, mivel megmondja az agynak, merre és mennyivel mozogjon.

Robert Gaunt tanulmányvezetőnek, a fizikai orvoslás és rehabilitáció adjunktusának ez volt a BCI következő lépése.

Miközben Gaunt és munkatársai a megfelelő jelöltet keresték, úgy fejlesztették és finomították a rendszerüket, hogy a robotkarból származó bemenet az agyba beültetett mikroelektród tömbön keresztül kerüljön továbbadásra, ahol a kéz mozgását és tapintását vezérlő neuronok találhatók. A Blackrock Microsystems által kifejlesztett mikroelektród-tömb és vezérlőrendszere, valamint a Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriuma által épített robotkar alkotta a puzzle összes darabját.

Copeland története

2004 telén az akkor 18 éves Copeland éjszaka vezetett, esős időben, amikor autóbalesetet szenvedett, amely elpattintotta a nyakát és megsebesítette a gerincvelőjét, a mellkas felső részétől lefelé pedig quadriplegia maradt.

A balesetet követően beiratkozott a klinikai vizsgálatokban részt venni kívánó betegek nyilvántartásába. Közel egy évtizeddel később a kutatócsoport megkérdezte, érdekli-e a kísérleti tanulmányban való részvétel.

Miután átment a szűrővizsgálaton, Copelandet tavaly tavasszal beültették a műtőbe. Képalkotó technikákkal azonosították Copeland agyának pontos régióit, amelyek megfelelnek az ujjai és a tenyere érzéseinek.

"Minden egyes ujját szinte érzem - ez nagyon furcsa érzés" - mondta Copeland körülbelül egy hónappal a műtét után. „Néha elektromos és néha a nyomása érződik, de többnyire határozottan pontosan meg tudom mondani az ujjak többségét. Olyan érzés, mintha az ujjaim megérintenék vagy lökdösnék. ”

Ebben az időben Copeland nyomást érezhet, és bizonyos mértékben meg tudja különböztetni annak intenzitását, bár nem tudja azonosítani, hogy az anyag meleg vagy hideg-e - magyarázza Elizabeth Tyler-Kabara, a tanulmány társkutatója és idegsebész.

Gaunt elmondja, hogy a műről mindent az agy természetes, meglévő képességeinek kiaknázására kell fordítani, hogy az emberek visszaadják az elveszetteket, de nem felejtették el.

"A végső cél egy olyan rendszer létrehozása, amely úgy mozog és úgy érzi magát, mint egy természetes kar" - mondja Gaunt. "Hosszú út áll előttünk ahhoz, hogy odaérjünk, de ez nagyszerű kezdet."

A Védelmi Haladó Kutatási Projektek Ügynökségének Forradalmas protetika programja biztosította a finanszírozás nagy részét.

Forrás: University of Pittsburgh

Kapcsolódó könyvek:

at InnerSelf Market és Amazon