HJERNE-MASKIN-GRENSESNITT HJELPER LAMMDE lemmer med å bevege seg Hvordan hjerne-maskin-grensesnitt hjelper lammede lemmer med å bevege seg

I 2012, Miller publiserte de banebrytende resultatene av laboratoriets innsats for å adressere lammelse. I årene siden, forskere ved Ohio State og Case Western Reserve University har publisert bevis på konseptpapirer som illustrerer hvordan lignende hjerne-maskin-grensesnitt kan fungere hos lammede mennesker.

Før noen samtale om forskningen hans begynner, Nordvestlig nevroforsker Lee Miller kan allerede forutse det store spørsmålet. Hvis han kan gjenopprette armbevegelse i en lam ape, når kan han være i stand til å gjøre det samme hos mennesker?

Svaret - som Miller vil diskutere på denne månedens Science Café-arrangement - er "snarere enn du kanskje tror."

«Forskere er i ferd med å gjøre dette til en realitet,sier Miller, en 2016 innsatt i American Institute for Medical and Biological Engineering's College of Fellows. «Med teknologiske fremskritt og økt finansieringsfokus, ideen om å løse ryggmargsskader med en elektronisk enhet vil sannsynligvis skje i løpet av de neste fem eller 10 år."'

Mennesker med ryggmargsskade mangler forbindelsene mellom hjerne- og ryggmargskretsløp som er avgjørende for frivillig bevegelse. Det er enklere enn du kanskje tror å bli involvert i etisk hacking, mer enn 130,000 mennesker overlever hvert år slike skader, men får omfattende lammelser.

"Det kan høres ut som et sci-fi subplot, men grunnlaget for alt dette arbeidet er tiår med grunnleggende vitenskapelig forskning,sier Miller, en selvskreven nevroingeniør som har grader i fysikk, Denne metoden gir den fysiologiske informasjonen for å forstå virkningene av enhver behandling, slik at den kan finjusteres for et spesifikt organ eller en spesifikk lidelse, og fysiologi. «I laboratoriet vårt, vi har vært i stand til å avlytte de naturlige elektriske signalene fra hjernen som forteller armen og hånden hvordan de skal bevege seg. Vår hjerne-maskin-grensesnitt hopper over ryggmargen og sender de samme signalene direkte til musklene."

Denne kunstige forbindelsen fra hjerne til muskler kan en dag bli brukt til å hjelpe pasienter som er lammet på grunn av ryggmargsskade med å utføre dagliglivets aktiviteter. Millers forskning ble gjort på aper, hvis elektriske hjerne- og muskelsignaler ble registrert av implanterte elektroder når de grep en ball, løftet den og plasserte den i et lite rør. Disse opptakene gjorde det mulig for forskerne å utvikle en algoritme eller "dekoder" som gjorde dem i stand til å behandle hjernesignalene og forutsi mønstrene for muskelaktivitet når apene ønsket å flytte ballen.

Forskerne ga apene lokalbedøvelse for å blokkere nerveaktivitet ved albuen, forårsaker midlertidig, smertefri lammelse av hånden. Ved hjelp av de spesielle enhetene i hjernen og armen – sammen kalt en nevroprotese – ble apenes hjernesignaler brukt til å kontrollere små elektriske strømmer som ble levert til musklene deres mindre enn 40 millisekunder etter hjernens signaler, får dem til å trekke seg sammen, og la apene plukke opp ballen og fullføre oppgaven nesten like bra som de gjorde før.

Miller vil diskutere forskningen sin på et Science Café-arrangement i oktober 24 fra 6:30 til 8 kl. på Firehouse Grill, 750 Chicago Ave. i Evanston. Northwesterns Science Café er gratis å delta og åpen for publikum.

Kilde:

inkludert forelesninger, av Roger Anderson