Контролируемые разумом  устройства могут помочь людям с травмой спинного мозга ходить

Контролируемые разумом устройства могут помочь людям с травмой спинного мозга ходить

19.01.2019 0 Автор News

Разработка «контролируемых разумом» бионических устройств сегодня стала еще на шаг ближе с публикацией статьи Nature Biotechnology, в которой описывается, как крошечный стент длиной 3 см, содержащий 12 электродов, может однажды помочь людям, живущим с травмой спинного мозга, ходить с силой. мысли.

Устройство, называемое «стентродом», вводится в яремную вену на шее и выталкивается вверх по вене до тех пор, пока не достигнет моторной коры головного мозга, которая отвечает за мышечную активность.

Я был частью команды из 39 человек, занимающейся разработкой и тестированием устройства, и сейчас мы планируем провести клиническое испытание в следующем году в Виктории.

Как это работает?

Положение стентрода рядом с моторной корой позволяет ему получать нервные сигналы, которые инициируют движение. Он посылает эти сигналы по 12 микролидам в компьютерный интерфейс.

Здесь сигналы преобразуются в информацию, которая может манипулировать чем угодно — от бионической протезной конечности до экзоскелета всего тела, внешнего скелета трансформаторного типа.

Работа основана на предыдущих исследованиях, в которых в 2002 году обезьяны могли перемещать компьютерный курсор с силой мысли. Это показало, что теоретически возможно управлять бионической конечностью, используя только мысли.

Затем исследователи использовали электродные устройства, такие как электродная матрица штата Юта , и хирургически имплантировали их прямо под черепом в кору человека. Эти устройства дали потрясающие результаты, в том числе способность парализованных пациентов управлять удаленной бионической конечностью, полностью отделенной от тела, и сделать глоток кофе. Эти устройства все еще разрабатываются компанией BrainGate .

Однако введение этих устройств требует серьезной операции на головном мозге, которая несет в себе риск инфекции и отторжения иммунитета. Хирургически имплантированные электродные матрицы также могут вызывать воспаление мозга и ухудшать качество сигнала в течение шести месяцев или года.

Стентрод стремится преодолеть эти проблемы. Сидя внутри сосудистой сети мозга, стентрод внедряется в стенку сосуда, защищая его от иммунных клеток мозга. Наши доклинические исследования показывают, что сигналы мозга, что прием стентрода действительно со временем становится чище и сильнее, так как происходит инкорпорация кровеносных сосудов.

Следующий шаг: имплантация пациентов

Первыми пациентами, которые получат имплантаты стентрода, будут люди, которые перенесли травму позвоночника и закончили с квадриплегией.

Перед получением имплантата пациенты пройдут функциональное МРТ сканирование. Им будет предложено представить, как они двигают руку влево и вправо, вверх и вниз, и представить, как они двигают руку к целям на экране компьютера.

Это создаст виртуальную карту моторной коры, к которой хирурги могут стремиться во время операции по имплантации стентрода, чтобы гарантировать, что устройство перекрывает соответствующую область моторной коры.

Затем собственный мозг пациента начнет обучающую парадигму, очень похожую на обучение игре на музыкальном инструменте, или на новый моторный навык. Нейроны в моторной коре будут срабатывать в ответ на мысли пациента, которые затем будут переведены в движение курсора, бионической конечности или экзоскелета.

Первоначально эти движения будут резкими, несогласованными и приведут к неверному результату. Но благодаря процессу проб и ошибок нейропластические свойства мозга позволят ему уточнить нейронную активность, что в конечном итоге позволит координировать такие действия, как пить кофе или ходить с помощью экзоскелета.