Überspringen Sie Die Robotik: Gelähmte Gliedmaßen Werden Mit Einer Neuen Verbindung Zum Gehirn Zum Leben Erweckt
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Video: Er machte diese 3 Übungen, sein Körper war nicht mehr wiederzuerkennen! 2022, Dezember
Anonim

Das Umleiten des Signals vom Neuron zum Muskel ermöglicht es dem Gehirn, abgestumpfte Gliedmaßen zu bewegen.

Wissenschaftler haben einen vielversprechenden Weg eingeschlagen, um die Mobilität von Patienten wiederherzustellen, die durch Krankheit oder Verletzung gelähmt sind. Forscher der University of Washington entwickelten eine Möglichkeit, Signale aus dem motorischen Kortex des Gehirns umzuleiten, um die Handbewegung direkt auszulösen.

In den letzten zehn Jahren haben sich die Forscher darauf konzentriert, die spezifischen Gehirnsignale, die Muskelbewegungen auslösen, zu „hören“und zu dekodieren. Dabei wurde eine Computerwand verwendet, auf der komplexe Algorithmen ausgeführt werden, um diese Gehirnaktivität in Anweisungen zum Bewegen eines Computercursors oder eines Roboterarms oder -beins zu übersetzen.

Der neue Ansatz vereinfacht den Prozess. Ingenieure und Neurowissenschaftler stellten die Verwendung des immobilisierten Gliedes eines Affen wieder her, indem sie die verlorene biologische Verbindung ersetzten. "Anstatt die Absicht zu entschlüsseln, haben wir gerade eine Verbindung hergestellt und den Affen ermutigt, zu lernen, wie man darauf reagiert", sagt Chet Moritz, ein Neurophysiologe, der Pionierarbeit mit seinem Kollegen Eberhard Fetz aus Washington geleistet hat.

Sie trainierten Makaken, um mit einem Joystick ein einfaches Videospiel zu spielen. Dann verlegten sie einen Draht von einem einzelnen Neuron im motorischen Kortex der Tiere zu einem Desktop-Computer. Der elektrische Impuls von dieser Zelle wurde vom Computer verstärkt und über einen anderen Draht an eine der vorübergehend anästhesierten Armmuskeln der Primaten übertragen.

Innerhalb weniger Minuten lernten die Affen, die Bewegungen des Handgelenks mit ihren Gedanken zu steuern, indem sie den Joystick nach links oder rechts bewegten, um die Ziele auf einem Computerbildschirm zu erreichen.

Die Überraschung, sagt Moritz, war, dass jedes Neuron in dieser allgemeinen Region des Gehirns lernen konnte, die Handgelenkmuskulatur zu stimulieren - unabhängig davon, ob das Neuron ursprünglich an dieser spezifischen Bewegung beteiligt war.

„Affen können schnell lernen, die Aktivität von Neuronen zu ändern, in diesem Fall Bewegung zu erzeugen, ähnlich wie Menschen die Herzfrequenzaktivität mit Biofeedback ändern können“, erklärt Fetz. Diese Kontrolle erforderte bewusste Aufmerksamkeit; Das unbewusste Ausführen solcher Bewegungen würde ein wiederholtes Training erfordern, ähnlich wie das Erlernen eines Sports.

Langfristiges Ziel ist die Entwicklung eines miniaturisierten, implantierbaren neuroprothetischen Geräts, mit dem gelähmte Patienten ihre eigenen gelähmten Gliedmaßen bewegen können. Fetz hat bereits den nächsten Schritt unternommen und einen Neurochip in Handygröße entwickelt, der mit einem Mikroprozessor verbunden werden kann, der klein genug ist, damit Affen ihn in den Kopf implantieren können.

Viele Hürden bleiben bestehen. Es ist schwierig, über einen langen Zeitraum von demselben Neuron aufzunehmen. Innerhalb von Tagen oder Wochen löst Narbengewebe Wände von Elektroden ab und unterbricht die Übertragung. Das Führen von Elektroden zu neuen Orten mit winzigen Motoren könnte dieses Problem mindern. Die Bereitstellung einer jahrzehntelangen Stromversorgung ist ebenfalls eine Herausforderung. Biokompatibilität ist ein weiteres Problem. Die vollständige Implantation eines solchen Systems unter die Haut birgt ein enormes Infektionsrisiko. Und es gibt entscheidende Fragen: Kann dieses Modell vergrößert werden, um mehrere Neuronen zu stimulieren, die mehrere Muskeln auslösen? Wie flexibel ist das Gehirn bei der Neuzuweisung neuer Funktionen an Neuronen?

Das Team hofft, die Armbewegungen in naher Zukunft wiederherzustellen - und letztendlich die Gehfähigkeit der Querschnittsgelähmten wiederherzustellen. Aber klinische Studien bleiben vielleicht noch ein Jahrzehnt entfernt.

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