อินเทอร์เฟซของสมองและเครื่องจักรช่วยให้แขนขาที่เป็นอัมพาตเคลื่อนไหวได้อย่างไร อินเทอร์เฟซของสมองและเครื่องจักรช่วยให้แขนขาที่เป็นอัมพาตเคลื่อนไหวได้อย่างไร

ใน 2012, มิลเลอร์ตีพิมพ์ผลการทดลองที่ก้าวล้ำของความพยายามในห้องทดลองของเขาในการจัดการกับภาวะอัมพาต. ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา, นักวิจัยจากรัฐโอไฮโอและมหาวิทยาลัย Case Western Reserve ได้ตีพิมพ์เอกสารพิสูจน์แนวคิดที่แสดงให้เห็นว่าอินเทอร์เฟซของเครื่องจักรสมองที่คล้ายกันอาจทำงานอย่างไรในมนุษย์ที่เป็นอัมพาต.

ก่อนที่การสนทนาเกี่ยวกับงานวิจัยของเขาจะเริ่มต้นขึ้น, ลี มิลเลอร์ นักประสาทวิทยาชาวตะวันตกเฉียงเหนือสามารถคาดเดาคำถามสำคัญนี้ได้. หากเขาสามารถฟื้นฟูการเคลื่อนไหวของแขนในลิงที่เป็นอัมพาตได้, เมื่อไหร่เขาจะสามารถทำแบบเดียวกันในมนุษย์ได้?

คำตอบที่ Miller จะพูดคุยในงาน Science Café ในเดือนนี้ คือ "เร็วกว่าที่คุณคิด"

“นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามทำให้เรื่องนี้เป็นจริง,"มิลเลอร์กล่าว, เอ 2016 แต่งตั้งให้เข้าศึกษาในวิทยาลัย Fellows ของสถาบันอเมริกันเพื่อการแพทย์และวิศวกรรมชีวภาพ. “ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการมุ่งเน้นด้านเงินทุนที่เพิ่มขึ้น, แนวความคิดในการแก้ไขอาการบาดเจ็บที่ไขสันหลังด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์น่าจะเกิดขึ้นในอีก 5 ปีข้างหน้าหรือ 10 ปี."'

คนที่ได้รับบาดเจ็บที่ไขสันหลังขาดการเชื่อมต่อระหว่างสมองและวงจรไขสันหลังซึ่งจำเป็นต่อการเคลื่อนไหวโดยสมัครใจ. ทั่วโลก, มากกว่า 130,000 ในแต่ละปีผู้คนรอดชีวิตจากการบาดเจ็บดังกล่าวแต่ยังคงเป็นอัมพาตเป็นวงกว้าง.

“มันอาจฟังดูเหมือนโครงเรื่องย่อยแนวไซไฟ, แต่รากฐานของงานทั้งหมดนี้อยู่ที่การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานหลายทศวรรษ,"มิลเลอร์กล่าว, วิศวกรประสาทที่อธิบายตัวเองซึ่งมีปริญญาด้านฟิสิกส์, วิศวกรรมชีวการแพทย์, และสรีรวิทยา. “ในห้องทดลองของเรา, เราสามารถดักฟังสัญญาณไฟฟ้าธรรมชาติจากสมองที่บอกแขนและมือว่าจะเคลื่อนไหวอย่างไร. ระบบเชื่อมต่อสมองกับเครื่องจักรของเราจะข้ามไขสันหลังและส่งสัญญาณเดียวกันนั้นไปยังกล้ามเนื้อโดยตรง”

สักวันหนึ่งการเชื่อมต่อเทียมจากสมองไปยังกล้ามเนื้ออาจถูกนำมาใช้เพื่อช่วยให้ผู้ป่วยที่เป็นอัมพาตเนื่องจากอาการบาดเจ็บที่ไขสันหลังสามารถทำกิจกรรมในชีวิตประจำวันได้. การวิจัยของมิลเลอร์ทำในลิง, ซึ่งสัญญาณไฟฟ้าของสมองและกล้ามเนื้อถูกบันทึกโดยอิเล็กโทรดที่ฝังไว้เมื่อจับลูกบอล, ยกขึ้นมาวางเป็นหลอดเล็กๆ. การบันทึกเหล่านั้นทำให้นักวิจัยสามารถพัฒนาอัลกอริธึมหรือ "ตัวถอดรหัส" ที่ช่วยให้พวกเขาสามารถประมวลผลสัญญาณสมองและทำนายรูปแบบของการทำงานของกล้ามเนื้อเมื่อลิงต้องการขยับลูกบอล.

นักวิจัยได้ให้ยาชาเฉพาะที่แก่ลิงเพื่อป้องกันการทำงานของเส้นประสาทที่ข้อศอก, ทำให้เกิดการชั่วคราว, อัมพาตของมือที่ไม่เจ็บปวด. ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์พิเศษในสมองและแขน ซึ่งเรียกรวมกันว่าระบบประสาทเทียม สัญญาณสมองของลิงถูกนำมาใช้เพื่อควบคุมกระแสไฟฟ้าเล็กๆ ที่ส่งไปยังกล้ามเนื้อของพวกมันน้อยกว่า 40 มิลลิวินาทีหลังจากสมองส่งสัญญาณ, ทำให้พวกเขาต้องสัญญากัน, และปล่อยให้ลิงหยิบลูกบอลและทำภารกิจให้สำเร็จเกือบเหมือนเมื่อก่อน.

มิลเลอร์จะหารือเกี่ยวกับงานวิจัยของเขาที่งาน Science Café ในเดือนตุลาคม 24 จาก 6:30 ถึง 8 น. ที่ Firehouse Grill, 750 ชิคาโกอเวนิว. ในอีแวนสตัน. Science Café ของ Northwestern มีอิสระที่จะเข้าร่วมและเปิดให้บุคคลทั่วไปเข้าชม.

แหล่งที่มา:

การวิจัย.northwestern.edu, โดย โรเจอร์ แอนเดอร์สัน