Hoe de hersenen implantaten verlamde mensen kan helpen

Zelfs een dergelijke eenvoudig beweging, zoals het optillen van een kopje thee, je lichaam vergt veel van de actie. De spieren van de handen moeten werken om het te verplaatsen naar de beker. De spieren van je handpalm moet open zijn, zodat je de beker kan begrijpen, en sluit vervolgens zijn vingers rond om haar tegen te houden. Vervolgens moet de schouderspieren de hand vast te houden zodat deze niet wankelen vanwege het extra gewicht van de beker. Al deze spieren moeten nauwkeurig en op een gecoördineerde manier te werken, terwijl je denkt dat je net hebt gebrouwen thee zelf.

Hoe krijg ik verlamde spieren?

Dat is de reden waarom de verlamde ledematen te maken om weer zo moeilijk te verplaatsen. De meeste van verlamde spieren kan nog steeds werken, maar hun verbinding met de hersenen verloren is gegaan, zodat ze geen aanwijzingen voor actie. Helaas, artsen hebben nog niet geleerd om dwarslaesie te herstellen, maar er is een oplossing. We kunnen er omheen en instructies om de spieren te kunstmatig te geven. Door de ontwikkeling van de technologie voor het lezen en interpreteren van hersenactiviteit, deze instructies kan men rechtstreeks afkomstig zijn uit het hoofd van de patiënt.

We kunnen de verlamde spieren aan het werk door het stimuleren van hun elektroden aangebracht binnen hen of rond de zenuwen die ze leveren. Deze techniek staat bekend als "functionele elektrische stimulatie." Het kan niet alleen worden gebruikt om te helpen verlamde mensen te bewegen, maar ook om de blaasfunctie te herstellen, om effectieve hoest, evenals voor pijnbestrijding te stimuleren. Deze technologie kan een groot verschil maken in het leven van mensen met een dwarslaesie te maken.

Een studie door onderzoekers

Dimitar Blanc en haar collega's zijn bezig met hoe ze deze technologie te combineren met een complex geheel van instructies die nodig zijn om met één hand te bedienen. Als u wilt pick-up een kopje thee, die nodig is om de spieren te stimuleren, wanneer en hoeveel? Deze instructies zijn zeer complex, en niet alleen vanwege het grote aantal spieren die hier bij betrokken zijn. Zodra je thee te drinken, heb de instructies veranderd, omdat het gewicht van de beker zal afnemen. Om iets anders te doen, bijvoorbeeld, krassen op je neus, zal instructies volledig anders zijn.

In plaats van alleen het testen van verschillende instructies om de verlamde spieren, in de hoop aan degenen die werk vinden, de onderzoekers gebruik gemaakt van computermodellen van het bewegingsapparaat om deze te berekenen. Deze modellen zijn de wiskundige beschrijving van hoe de spieren, botten en gewrichten werken tijdens bewegingen. In de simulatie is het mogelijk om de spieren sterker of zwakker, verlamd of buiten gestimuleerde maken. Daarom is het mogelijk om snel en veilig te testen verschillende pulse patronen om te zien welke succesvoller zijn.

modellering van de spieren

Om de technologie te testen, wetenschappers geïmplanteerde 24 elektroden in de spieren en zenuwen van de deelnemers aan de studie. Ze gebruikten een simulatie om te beslissen waar de elektroden te plaatsen, omdat de verlamde spieren meer dan de elektroden in moderne systemen van functionele elektrische stimulatie.

Als u een keuze heeft, wat beter stimuleren van de spieren: subscapularis of periostale? Als het nodig is om de oksel zenuw, waar u wilt om de elektrode te stimuleren? Om deze moeilijke vragen te beantwoorden, de onderzoekers gebruik gemaakt van een simulatie met verschillende sets van elektroden, en kies degene die manier konden een computer model om de meest effectieve beweging te maken.

Momenteel het team werkt aan een arm die spiergroep, de genoemde roterende ferrule stabiliseert. Als de instructies die u krijgen om het, kan de verkeerde kant van de schouder springen. Dat is de reden waarom computersimulaties zijn onmisbaar in deze studie. Om deze experimenten deelnemers niemand zou hebben durven te zetten.

nieuwe uitdagingen

Ik weet hoe ik verlamde spieren activeren om bruikbaar verkeer te produceren - dit is slechts de helft van het probleem. Wetenschappers moeten ook beslissen op welk moment om de spieren te activeren, bijvoorbeeld wanneer de gebruiker wil op te halen een object. Een van de opties - is de overdracht van deze informatie direct van de hersenen. Onlangs hebben onderzoekers van de Verenigde Staten gebruikt het implantaat voor het luisteren naar individuele cellen in de hersenen van een verlamde persoon. Aangezien de verschillende bewegingen in verband met diverse vormen van hersenactiviteit, kan de deelnemer kiezen voor een van de zes voorgeprogrammeerde bewegingen, die vervolgens werden gegenereerd door het stimuleren van de spieren van de hand.

brain lezing

Hoewel dit is een spannende stap voorwaarts op het gebied van neurale prothesen, veel problemen onopgelost blijven. Idealiter zou de implantaten in de hersenen werken voor vele decennia. Maar op dit moment is het moeilijk om zelfs de signalen die nodig zijn binnen een paar weken op te nemen, zodat deze systemen regelmatig worden geijkt. Met behulp van de nieuwe ontwerpen van implantaten of verschillende hersenen signalen kunnen de stabiliteit op lange termijn te verbeteren.

Bovendien, implantaten te luisteren naar slechts een klein deel van de miljoenen cellen die onze ledematen te regelen, zodat het bereik van de beweging vrij beperkt kan worden. Echter, de controle van de hersenen robotachtige ledematen met een zekere mate van vrijheid nog niet gemaakt en de mogelijkheden van deze technologie ontwikkelt zich snel.

technologie van de toekomst

Tot slot, een soepele, moeiteloze beweging die we waarnemen als iets vanzelfsprekends, worden geleid door een rijke sensorische feedback systeem dat de hersenen waar onze handen, en wanneer onze vingers aan de objecten vertelt. Deze signalen kunnen verloren gaan na de blessure, zodat de onderzoekers zijn ook bezig met implantaten in de hersenen dat gevoel en beweging kan herstellen.

Sommige wetenschappers geloven dat de hersenen leestechnologie kan mensen helpen effectiever werkzaam zijn om te communiceren met computers, mobiele telefoons en zelfs rechtstreeks uit de hersenen van andere mensen. Maar nu blijft het in het rijk van de science fiction, terwijl de hersenen controles voor medische toepassingen snel wordt steeds meer een klinische realiteit.