ایمپلنت مغزی که میمونها را پارالیز می کند

ایمپلنت مغزی که میمونها را پارالیز می کند

دانشمندان از یک رابط "مغز-ستون فقرات" بی سیم استفاده کرده اند تا جراحت های نخاعی را در یک جفت ماکاکس ریسوس دور بزنند، حرکات قصد عمدی را به حالت پایه فلج شده بازگردانند.

محققان می گویند این اولین بار است که پروتز عصبی برای بازگرداندن جنبش راه رفتن به طور مستقیم به پاهای اولیای غیر انسانی مورد استفاده قرار می گیرد.

دیوید بورتون، استادیار مهندسی در دانشگاه براون و یکی از نویسندگان همراه، می گوید: "سیستم ما توسعه یافته از سیگنال های ثبت شده از قشر مغزی مغز برای ایجاد تحریک الکتریکی هماهنگ اعصاب در ستون فقرات که مسئول حرکت هستند استفاده می کنیم." از مطالعه "با روشن شدن سیستم، حیوانات در مطالعه ما تقریبا حرکت طبیعی داشتند."

این کار می تواند در ایجاد یک سیستم مشابه برای افرادی که دچار صدمات نخاعی بوده اند کمک کند.

برقراری ارتباط مجدد

بورتون می گوید: "شواهدی وجود دارد مبنی بر اینکه سیستم تحریک ستون فقرات تحت کنترل مغز ممکن است پس از آسیب نخاعی توانبخشی را بهبود بخشد." "این یک گام برای آزمایش بیشتر این احتمال است."

Grégoire Courtine، پروفسور Ecole Polytechnique Federale Lausanne (EPFL) که این همکاری را رهبری کرد، آزمایشات بالینی در سوئیس را برای تست بخش های ستون فقرات رابط کاربری آغاز کرده است. او هشدار می دهد: "چالش های زیادی پیش رو داریم و ممکن است چند سال طول بکشد تا تمام اجزای این مداخله در افراد آزمایش شود".

پیاده روی ممکن است به دلیل یک درهم پیچیده در میان نورون در مغز و نخاع. سیگنال های الکتریکی ناشی از قشر حرکت مغز به پایین ترین قسمت کمر نخاعی حرکت می کنند، جایی که آنها نورون های حرکتی را فعال می کنند که حرکت ماهیچه هایی را که مسئول گسترش و خم شدن پاها هستند، هماهنگ می کند.

آسیب به ستون فقرات بالا می تواند ارتباط بین مغز و پایین تر از نخاع را قطع کند. هر دو قشر حرکتی و نورون های نخاعی ممکن است کاملا کاربردی باشند، اما آنها قادر به هماهنگ کردن فعالیت هایشان نیستند. هدف مطالعه این بود که برخی از این ارتباطات را دوباره برقرار کنیم.


آخرین مطالب را از InnerSelf دریافت کنید


رابط مغز و نخاع با استفاده از یک آرایه الکترودهای قرصی که در مغز وارد شده است، برای ثبت سیگنال های قشر حرکتی استفاده می شود. تکنولوژی سنسور بخشی برای استفاده تحقیق در انسان توسط همکاری BrainGate، تیم تحقیقاتی شامل Brown، Case Western Reserve University، Massachusetts General Hospital، مرکز پزشکی Providence VA و دانشگاه استنفورد است.

این تکنولوژی در آزمایشات بالینی دائمی در حال استفاده است و قبلا در یک مورد استفاده شده است مطالعه به رهبری Leigh Hochberg مهندس براون، که در آن افراد با tetraplegia قادر به انجام بازو رباتیک به سادگی با فکر کردن در مورد حرکت دست خود را.

سنسور بیسیم بیرونی، که در آزمایشگاه عصبی پروفسور براو، آرتو نورمیککو، توسط یک تیم که شامل بورتون است، به سیگنال های جمع آوری شده توسط تراشه مغزی فرستاده می شود به یک رایانه ای که آن ها را رمزگشایی می کند و آنها را به صورت بی سیم به یک محرک الکتریکی ستون فقرات implanted در کمر می فرستد ستون فقرات، در زیر ناحیه آسیب دیده است. این تحریک الکتریکی که در الگوهای هماهنگ شده توسط مغز رمزگشایی تحویل داده می شود، به سیگنال های عصبی ستون فقرات منتهی می شود که حرکت حرکت را کنترل می کنند.

محققان، سنسور مغناطیسی و فرستنده بی سیم را در macaques سالم، برای محاسبه رمزگشایی سیگنال های مغز، به کار بردند. سیگنال هایی که توسط سنسور رله می شوند، می توانند بر روی حرکات پا حیوانات نمایش داده شوند. آنها نشان دادند که رمزگشا قادر بود با دقت پیش بینی وضعیت مغز مرتبط با گسترش و فلج شدن عضلات پا.

بی سیم بسیار مهم است

بورتون می گوید توانایی انتقال سیگنال های مغز به صورت بی سیم برای این کار حیاتی است. سیستم های سنجش مغز سیمی محدود کردن آزادی حرکت است که به نوبه خود محدوده محققین اطلاعات را در مورد حرکت می تواند جمع آوری کند.

بورتون می گوید: "انجام این کار به صورت بی سیم ما را قادر می سازد تا فعالیت عصبی را در زمینه های طبیعی و در طی رفتار طبیعی بسازیم." "اگر ما واقعا برای عصب های عصبی که بتوانیم برای کمک به بیماران انسانی در طول فعالیت های روزمره به کار برده شود، در این راستا قرار می گیرند، چنین تکنولوژی های ضبط نشده غیرقانونی حیاتی خواهد بود."

برای کار فعلی، منتشر شده در طبیعتمحققان درک خود را از چگونگی تاثیر سیگنال مغز بر حرکت حرکتی با نقشه های ستون فقرات، که توسط آزمایشگاه Courtine در EPFL ساخته شده است، شناسایی کرده اند که نقاط عصبی در ستون فقرات مسئول کنترل حرکت است. این تیم را قادر ساخت تا مدارهای عصبی را شناسایی کند که باید توسط ایمپلنت ستون فقرات تحریک شود.

محققان با استفاده از این قطعات در محل آزمایش، تمام سیستم را در دو ماکاکس با ضایعات آزمایش کردند که نیمی از نخاع را در ستون فقرات قفسه سینه داشتند. محققان می گویند که ماکاها با این نوع آسیب ها به طور کلی کنترل عملکردهای لگن آسیب دیده را در طی یک ماه یا بیشتر به دست می آورند. این تیم در عرض چند هفته پس از آسیب، سیستم خود را آزمایش کرد، در حالی که هنوز هیچ کنترل اختیاری بر پاهای آسیب دیده وجود نداشت.

یافته ها نشان می دهند که با فعال شدن سیستم، حیوانات به طور خود به خود حرکت خود را در حال حرکت در یک تردمیل حرکت می کنند. مقایسه کینماتیک با کنترل های سالم نشان داد که ماکاوا های آسیب دیده با کمک تحرک کنترل مغز قادر به تولید الگوهای حرکتی حرکتی نرمال بودند.

محققان تأکید کردند که برای نشان دادن اینکه سیستم در یک پریمات غیر انسانی کار می کند، یک گام مهم است، تاکید کرد که برای شروع آزمایش سیستم در انسان باید بیشتر کار کرد. آنها همچنین چندین محدودیت در مطالعه را ذکر کردند.

به عنوان مثال، در حالی که سیستم مورد استفاده در این مطالعه با موفقیت از سیگنال ها از مغز به ستون فقرات رله می کند، توانایی بازگشت اطلاعات حسی به مغز را ندارد. این تیم همچنین قادر به آزمایش نبود که حیوانات قادر به اعمال زخم تحت تاثیر قرار گرفتند. در حالی که مشخص بود که اندام تحمل وزن کمی دارد، از این کار چقدر مشخص نیست.

بورتون می گوید: "در مطالعات ترجمه کامل، ما می خواهیم مقدار بیشتری در مورد چگونگی تعادل حیوان در حین پیاده روی و اندازه گیری نیروهایی که آنها بتوانند اعمال می کنند، انجام دهیم."

علیرغم محدودیت ها، تحقیقات مرحله ای را برای مطالعات آینده در اولات ها و در بعضی موارد به طور بالقوه به عنوان کمک های توانبخشی در انسان تعیین می کند.

بورتون می گوید: "در علوم اعصاب وجود دارد که می گوید مدارهایی که با هم همدیگر را آتش می زنند." "ایده در اینجا این است که با دخالت مغز و نخاع با هم، ما ممکن است قادر به افزایش رشد مدارها در طی توانبخشی باشیم. این یکی از مهمترین اهداف این کار و یک هدف از این زمینه به طور کلی است. "

بودجه به دست آمده از برنامه چهارم هفتم انجمن بین الملل جامعه بین المللی، بنیاد بین المللی تحقیقات در زمینه پاراپلژی شروع گرانت از شورای تحقیقات اروپایی، مرکز ویس در ژنو، دانشجویان ماری کوری، کمک های ماری کوری، COFUND EPFL، کمک هزینه Medtronic Morton Cure Paralysis Fund، NanoTera.ch برنامه، مرکز ملی صلاحیت تحقیق در برنامه رباتیک Sinergia، همکاری علمی و فن آوری سینوسی سوئیس و بنیاد ملی علوم سوئیس.

منبع: دانشگاه براون

کتاب های مرتبط:

{amazonWS: searchindex = کتابها؛ keywords = علوم اعصاب؛ maxresults = 3}

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

به دنبال InnerSelf در

فیس بوک، آیکونتوییتر آیکونrss-icon

دریافت آخرین با ایمیل

{emailcloak = خاموش}

بیشترین مطلب خوانده شده

افتخار چرخه زمان ، طبیعت و فضا
افتخار چرخه زمان ، طبیعت و فضا
by گابریلا یوروس - لاندا
بهترین راه برای عادت های بد خندق
بهترین راه برای عادت های بد خندق
by ایان همیلتونک و سالی مارلو