Πώς τα εμφυτεύματα του εγκεφάλου μπορεί να βοηθήσει τους παράλυτους ανθρώπους

Ακόμη και μια τέτοια απλή κίνηση, όπως η άρση ένα φλιτζάνι τσάι, το σώμα σας χρειάζεται πολλή δράση. Οι μύες των χεριών πρέπει να εργαστούν για να το μετακινήσετε στο κύπελλο. Οι μύες της παλάμης σας θα πρέπει να είναι ανοιχτή, έτσι ώστε να μπορεί να συλλάβει το κύπελλο, και στη συνέχεια, κλείστε τα δάχτυλά του γύρω για να την κρατήσει πίσω. Στη συνέχεια, οι μύες των ώμων πρέπει να κρατάτε το χέρι, ώστε να μην παρεκκλίνουμε λόγω του επιπλέον βάρους του κυπέλλου. Όλοι αυτοί οι μύες πρέπει να λειτουργεί με ακρίβεια και με συντονισμένο τρόπο, ενώ εσείς νομίζετε ότι έχετε μόνο παράγεται το ίδιο το τσάι.

Πώς μπορώ να παραλύσει τους μύες;

Αυτός είναι ο λόγος για να κάνει το παράλυτο άκρο να κινηθεί και πάλι τόσο σκληρά. Οι περισσότεροι από παραλύσει τους μύες μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί, αλλά η σύνδεσή τους με τον εγκέφαλο έχει χαθεί, έτσι ώστε να μην παίρνουν οδηγίες για την ανάληψη δράσης. Δυστυχώς, οι γιατροί δεν έχουν μάθει ακόμα να αποκατασταθεί η βλάβη του νωτιαίου μυελού, αλλά υπάρχει μια λύση. Μπορούμε να πάρει γύρω από αυτό και να δώσει οδηγίες στους μυς τεχνητά. Μέσα από την ανάπτυξη της τεχνολογίας για την ανάγνωση και την ερμηνεία της εγκεφαλικής δραστηριότητας, αυτές οι οδηγίες μπορεί κανείς να έρθει απευθείας από το κεφάλι του ασθενούς.

Μπορούμε να κάνουμε τα παράλυτους μυς να εργαστούν με την τόνωση των ηλεκτροδίων τους τοποθετημένο μέσα τους ή γύρω από τα νεύρα που τους παρέχει. Αυτή η τεχνολογία είναι γνωστή ως «λειτουργική ηλεκτρική διέγερση.» Μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο για να βοηθήσει τους παράλυτους ανθρώπους να μετακινηθούν, αλλά και να αποκαταστήσει τη λειτουργία της ουροδόχου κύστης, για την τόνωση της αποτελεσματικής βήχα, καθώς και για την ανακούφιση του πόνου. Αυτή η τεχνολογία μπορεί να κάνει μια μεγάλη διαφορά στις ζωές των ανθρώπων με κάκωση νωτιαίου μυελού.

Μια μελέτη από ερευνητές

Dimitar Blanc και οι συνεργάτες της εργάζονται για το πώς να συνδυάσει την τεχνολογία αυτή με ένα περίπλοκο σύνολο οδηγιών που απαιτούνται για τη λειτουργία με το ένα χέρι. Αν θέλετε να πάρετε ένα φλιτζάνι του τσαγιού, το οποίο είναι απαραίτητο για την τόνωση των μυών, πότε και πόσο; Αυτές οι οδηγίες είναι πολύ περίπλοκη, και όχι μόνο λόγω του μεγάλου αριθμού των μυών που εμπλέκονται εδώ. Από τη στιγμή που πίνετε το τσάι, οι οδηγίες έχουν αλλάξει, επειδή το βάρος του κυπέλλου θα μειωθεί. Για να γίνει κάτι άλλο, για παράδειγμα, το μηδέν τη μύτη σας, οι οδηγίες θα είναι εντελώς διαφορετική.

Αντί απλά να δοκιμάσουν διάφορους οδηγίες προς τους παραλύσει τους μύες, ελπίζοντας να βρουν αυτά που λειτουργούν, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υπολογιστικά μοντέλα του μυοσκελετικού συστήματος για τον υπολογισμό τους. Τα μοντέλα αυτά είναι η μαθηματική περιγραφή του πώς οι μύες, τα οστά και τις αρθρώσεις λειτουργούν κατά τις μετακινήσεις. Στην προσομοίωση, είναι δυνατόν να γίνουν οι μύες ισχυρότερη ή ασθενέστερη, παράλυση ή διεγερθεί το εξωτερικό. Ως εκ τούτου, είναι δυνατόν να γρήγορα και με ασφάλεια δοκιμάσουν διαφορετικά σχήματα παλμών για να διαπιστωθεί ποιοι από αυτούς είναι πιο επιτυχημένη.

μοντελοποίηση των μυών

Για να δοκιμαστεί η τεχνολογία, οι επιστήμονες εμφυτεύονται 24 ηλεκτρόδια στους μυς και τα νεύρα των συμμετεχόντων στη μελέτη. Χρησιμοποίησαν μια προσομοίωση για να αποφασίσει πού να τοποθετήσει τα ηλεκτρόδια, επειδή οι παράλυτους μυς πάνω από τα ηλεκτρόδια στα σύγχρονα συστήματα λειτουργικής ηλεκτρικής διέγερσης.

Αν είχατε μια επιλογή, ποια καλύτερη τόνωση των μυών: subscapularis ή περιοστική; Αν είναι απαραίτητο να τονώσει το νεύρο της μασχάλης, όπου θέλετε να τοποθετήσετε το ηλεκτρόδιο; Για να απαντήσουμε σε αυτά τα δύσκολα ερωτήματα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια προσομοίωση με διαφορετικά σύνολα ηλεκτροδίων, και να επιλέξετε αυτό που επέτρεψε ένα μοντέλο υπολογιστή για να κάνει την πιο αποτελεσματική κίνηση.

Αυτήν την περίοδο η ομάδα εργάζεται επί ενός βραχίονα ο οποίος σταθεροποιεί ομάδα μυών, το εν λόγω περιστρεφόμενο δακτυλιοειδές βύσμα. Εάν οι οδηγίες που μπορείτε να πάρετε σε αυτό, το λάθος πλευρά μπορεί να πηδήξει έξω από τον ώμο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο προσομοιώσεις σε ηλεκτρονικό υπολογιστή είναι απαραίτητη σε αυτή τη μελέτη. Για να το θέσουμε αυτούς τους συμμετέχοντες πειράματα κανείς δεν θα τολμούσε.

νέες προκλήσεις

Μάθετε πώς να ενεργοποιήσετε παράλυτους μυς για την παραγωγή χρήσιμων κυκλοφορίας - αυτό είναι μόνο το μισό πρόβλημα. Οι επιστήμονες πρέπει επίσης να αποφασίσετε σε ποια χρονική στιγμή για την ενεργοποίηση των μυών, για παράδειγμα, όταν ο χρήστης θέλει να πάρει ένα αντικείμενο. Μία από τις επιλογές - είναι η μετάδοση των πληροφοριών απευθείας από τον εγκέφαλο. Πρόσφατα, ερευνητές από τις ΗΠΑ χρησιμοποίησαν το εμφύτευμα για να ακούτε μεμονωμένα κύτταρα του εγκεφάλου του ένα παράλυτο άτομο. Δεδομένου ότι οι διάφορες κινήσεις που συνδέονται με διάφορες μορφές εγκεφαλικής δραστηριότητας, ο συμμετέχων μπορεί να επιλέξει μία από τις έξι προ-προγραμματισμένες κινήσεις, οι οποίες στη συνέχεια δημιουργήθηκαν με διέγερση των μυών του χεριού.

ανάγνωση του εγκεφάλου

Αν και αυτό είναι ένα συναρπαστικό βήμα προς τα εμπρός στον τομέα της νευρικής προσθετική, πολλά προβλήματα παραμένουν άλυτα. Στην ιδανική περίπτωση, τα εμφυτεύματα εγκεφάλου θα πρέπει να εργαστεί για πολλές δεκαετίες. Αλλά αυτή τη στιγμή είναι δύσκολο να καταγράψει ακόμα και τα σήματα που απαιτούνται μέσα σε λίγες εβδομάδες, έτσι ώστε τα συστήματα αυτά πρέπει να βαθμονομείται τακτικά. Χρησιμοποιώντας τα νέα σχέδια των εμφυτευμάτων ή διαφορετικά σήματα του εγκεφάλου μπορεί να βελτιώσει τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα.

Επιπλέον, τα εμφυτεύματα ακούσουν μόνο ένα μικρό κλάσμα των εκατομμυρίων των κυττάρων που ελέγχουν άκρα μας, έτσι ώστε το εύρος της κίνησης μπορεί να είναι αρκετά περιορισμένη. Ωστόσο, ο έλεγχος του εγκεφάλου ρομποτικών άκρων με ένα βαθμό ελευθερίας έχει γίνει και τις δυνατότητες αυτής της τεχνολογίας αναπτύσσονται με ταχείς ρυθμούς.

τεχνολογία του μέλλοντος

Τέλος, ομαλή, εύκολη κίνηση που αντιλαμβανόμαστε ως κάτι δεδομένο, καθοδηγούνται από μια πλούσια οργανοληπτικά σύστημα ανάδρασης που λέει στον εγκέφαλο, όπου τα χέρια μας, και όταν τα δάχτυλα μας αγγίξει τα αντικείμενα. Αυτά τα σήματα μπορεί να χαθεί μετά τον τραυματισμό, οπότε οι ερευνητές εργάζονται επίσης για τα εμφυτεύματα του εγκεφάλου που μπορεί να αποκαταστήσει την αίσθηση και την κίνηση.

Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι η τεχνολογία ανάγνωσης του εγκεφάλου μπορεί να βοηθήσει τους ανθρώπους πιο αποτελεσματικά λειτουργεί για να αλληλεπιδρούν με τους υπολογιστές, τα κινητά τηλέφωνα, ακόμη και απευθείας από τους εγκεφάλους των άλλων ανθρώπων. Ωστόσο, τώρα παραμένει στη σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας, ενώ οι έλεγχοι του εγκεφάλου για ιατρικές εφαρμογές γίνεται γρήγορα μια κλινική πραγματικότητα.