Како мозочните импланти може да им помогнат на парализираните луѓе

Дури и таквото едноставно движење, како што се подига чаша чај, бара многу акција од вашето тело. Рацете треба да работат за да ја преместат во чашата. Мускулите на вашата дланка треба да се отворат за да можете да ја зграпчите чашата, а потоа затворете ги прстите за да го држите. Потоа, мускулите на рамото треба да ја држат твојата рака за да не се влоши поради екстра тежина на чашата. Сите овие мускули треба да работат точно и на координиран начин, додека мислите дека сте го направиле чајот.

Како да се работи парализиран мускул?

Затоа е тешко да се направи парализиран екстремитет на нозете повторно. Повеќето парализирани мускули можат да работат, но нивната поврзаност со мозокот е изгубена, така што тие не добиваат инструкции за акција. За жал, лекарите сè уште не научиле како да ги поправат повредите на 'рбетниот мозок, но постои решение. Можеме да го заобиколиме и вештачки да му дадеме инструкции на мускулите. Благодарение на развојот на технологии за читање и толкување на активноста на мозокот, овие упатства може еден ден да дојдат директно од главата на пациентот.

Ние можеме да ги направиме парализираните мускули стимулирајќи ги со електроди кои се наоѓаат во нив или околу нервите кои ги снабдуваат. Оваа технологија е позната како "функционална електрична стимулација". Може да се користи не само за да им помогне на парализираните луѓе да се движат, туку и да ги обноват функциите на мочниот меур, да стимулираат ефикасна кашлица, а исто така и да ја ублажат болката. Оваа технологија може да биде од голема важност за животот на луѓето со повреди на 'рбетниот мозок.

Истражување на научниците

Димитар Блан и нејзините колеги работат на тоа како да ја комбинираат оваа технологија со комплексен сет на инструкции потребни за функционирање на една рака. Ако сакате да подигнете чаша чај, кои мускули треба да се стимулираат, кога и колку? Овие инструкции се многу сложени, и не само поради големиот број на мускули кои се вклучени овде. Како што пиете чај, овие инструкции ќе се променат, бидејќи тежината на чашата ќе се намали. За да направите нешто различно, на пример, изгребете го носот, инструкциите ќе бидат сосема различни.

Наместо едноставно тестирање на разни инструкции за парализирани мускули со надеж дека ќе ги пронајдат оние што ќе работат, научниците ги користат компјутерските модели на мускулно-скелетниот систем за да ги пресметаат. Овие модели се математички описи за тоа како мускулите, коските и зглобовите дејствуваат за време на движењата. Кога се моделира, можно е мускулите да бидат посилни или послаби, парализирани или стимулирани однадвор. Затоа, можно е брзо и безбедно да се тестираат различни импулсни модели за да се види кои се поуспешни.

Моделирање на мускулите

За да ја тестираат технологијата, научниците вградија 24 електроди во мускулите и нервите на учесниците во студијата. Тие ја користеа симулацијата за да одлучат каде да ги стават електродите, бидејќи парализираните мускули се поголеми од електродите во современите системи на функционална електрична стимулација.

Ако сте имале избор, кои мускули се подобри за да се стимулира: субкапуларна или бескрајна? Ако треба да го стимулирате аксиларниот нерв, тогаш каде треба да ја ставите електродата? За да одговорат на овие сложени прашања, научниците користеле моделирање со различни групи електроди и избрале еден што му овозможил на компјутерскиот модел да ги извршува најефикасните движења.

Во моментов, тимот работи на рамо, кое е стабилизирано од група мускули наречени ротирачки манжетни. Доколку упатствата што ги добивате се неточни, раката може да се појави надвор од рамото. Затоа компјутерските модели се неопходни во оваа студија. Никој немаше да одлучи да ги стави овие експерименти врз учесниците.

Нови задачи

Знаењето како да се активираат парализирани мускули за да се создадат корисни движења е само половина од проблемот. Научниците, исто така, треба да одлучат во кое време да ги активираат мускулите, на пример, кога корисникот сака да земе некој предмет. Една од можните опции е пренос на оваа информација директно од мозокот. Неодамна, истражувачите од САД користеле имплант за да ги слушаат индивидуалните клетки во мозокот на парализирана личност. Бидејќи различни движења се поврзани со различни форми на активност на мозокот, учесникот може да избере еден од шесте претходно програмирани движења, кои потоа биле генерирани со стимулација на мускулите на рацете.

Читање на мозокот

Иако ова е возбудлив чекор напред во областа на нервната протетика, многу проблеми остануваат нерешени. Идеално, мозочните импланти треба да работат многу децении. Но, во моментов е тешко да се сними дури и оние сигнали што ќе бидат потребни неколку недели, па затоа овие системи треба редовно да се калибрираат. Употребата на нови имплантски дизајни или разни мозочни сигнали може да ја подобри долгорочната стабилност.

Покрај тоа, имплантите слушаат само мал дел од милионите клетки кои ги контролираат нашите екстремитети, така што опсегот на движења може да биде доста ограничен. Сепак, контролата на роботските екстремитети со одреден степен на слобода сепак беше постигната, а можностите на оваа технологија се развива брзо.

Иднината на технологијата

И, конечно, мазни движења без напор, што ги земаме здраво за готово, се водени од богата сензорна систем за повратни информации која го поврзува мозокот каде што се наоѓаат нашите раце и кога нашите прсти допираат предмети. Овие сигнали може да се изгубат по траумата, па истражувачите исто така работат на импланти на мозокот кои можат да ги обноват сензациите, како и движењата.

Некои научници веруваат дека технологијата за читање на мозокот може да им помогне на ефикасните луѓе поефикасно да комуницираат со компјутери, мобилни телефони, па дури и директно со мозокот на другите луѓе. Сепак, сега останува на полето на научната фантастика, додека контролата на мозокот за медицинска апликација брзо станува клиничка реалност.