“Zihin kontrollü” biyonik cihazların geliştirilmesi bugünün yayınlanmasıyla bir adım daha yaklaştı. Doğa Biyoteknoloji makalesi 3 cm uzunluğunda bir 12 cm uzunluğundaki stentin, bir gün omurilik hasarı yaşayan insanların düşünce gücüyle yürümelerine nasıl yardımcı olabileceğini açıklamak.

“Stentrode” adı verilen cihaz, boyundaki juguler ven içine yerleştirilir ve kas aktivitesinden sorumlu olan beynin motor korteksine ulaşana kadar veni yukarı iter.

Aygıtı geliştiren ve test eden 39 kişilik ekibinin bir parçası oldum ve şimdi gelecek yıl Victoria'da bir klinik deneme planlıyoruz.

Nasıl çalışır?

Stentrode'un motor korteksi yanında konumu, hareketi başlatan sinir sinyallerini almasına izin verir. Bu sinyalleri 12 mikrol okları aşağı bir bilgisayar arayüzüne gönderir.

Melbourne Üniversitesi Kaynak

Burada, sinyaller, biyonik protez uzuvdan, trafo tipi bir dış iskelet olan tüm vücut dış iskeletine kadar her şeyi manipüle edebilecek bilgilere dönüştürülür.

Bu çalışma, 2002’te bulunan önceki araştırmalara dayanıyor. maymunlar bilgisayar imlecini taşıyabilir düşünce gücü ile. Bu, yalnızca düşünce kullanarak biyonik bir uzuvun kontrol edilmesinin teorik olarak mümkün olduğunu gösterdi.

Daha sonra, araştırmacılar, Utah elektrot dizisive cerrahi olarak kafatasının hemen altına, insanlarda korteksin içine yerleştirdiler. Bu cihazlar da dahil olmak üzere şaşırtıcı sonuçlar üretti felçli hastalar için yetenek vücuttan tamamen ayrılmış bir uzak biyonik uzuv çalıştırmak ve bir yudum kahve almak. Bu cihazlar hala denilen bir şirket tarafından geliştirilmektedir BrainGate.

Bununla birlikte, bu cihazların yerleştirilmesi, enfeksiyon ve bağışıklık reddi riskleri taşıyan büyük beyin ameliyatı gerektirir. Cerrahi olarak yerleştirilmiş elektrot dizileri ayrıca beyin iltihabına neden olabilir ve altı aydan bir yıla kadar sinyal kalitesinde bozulma yaşayabilir.

Stentrode bu sorunların üstesinden gelmeyi amaçlamaktadır. Beynin vaskülatürünün içine oturarak stentrode, damar duvarına dahil edilir ve onu beyin bağışıklık hücrelerinden korur. Klinik öncesi çalışmalarımız, beynin stentrode toplanmasının, bu kan damarı birleşmesi gerçekleştikçe zamanla daha temiz ve daha güçlü hale geldiğini işaret ettiğini göstermektedir.

Sonraki adım: hastaları implantetmek

Stentrode implantlarını alan ilk hastalar, spinal yaralanma geçirmiş ve quadriplegia ile sonuçlanan insanlar olacaktır.

İmplantı almadan önce, hastalar fonksiyonel MRG taramasından geçirilecektir. Kollarını sola, sağa, yukarı ve aşağı hareket ettirmeyi ve ellerini bilgisayar ekranında hedeflere doğru hareket ettirmeyi hayal etmeleri istenecek.

Bu, cihazın motor korteksin uygun bölgesinin üzerine gelmesini sağlamak için stentrot implantasyonu ameliyatı sırasında hedef alabilecekleri motor korteksin sanal bir haritasını üretecektir.

O zaman hastanın kendi beyni, bir enstrüman çalmayı öğrenmeye çok benzeyen bir öğrenme paradigmasına ya da yeni bir motor beceriye başlayacaktır. Motor korteksindeki nöronlar, hastanın düşüncesine cevaben ateşlenecek ve daha sonra imleç, biyonik uzuv veya dış iskeletin hareketine çevrilecektir.

Başlangıçta bu hareketler sarsıntılı, koordine olmayacak ve yanlış sonuç üretecektir. Ancak, deneme yanılma süreci sayesinde, beynin nöroplastik özellikleri, sinirsel aktiviteyi iyileştirmesine, nihayetinde kahve içmek veya dış iskelet yardımı ile yürümek gibi koordineli aktivitelere izin vermesine izin verecektir.

Diğer olası kullanımlar

Beynin yüksek dallanmış vasküler sistemi, stentrotun, çeşitli hastalıkları tedavi etmek için diğer damarlarda potansiyel olarak birikebileceği anlamına gelir.

Örneğin, nöbetlere yol açan beyin bölgesine yerleştirilirse, epileptik nöbetleri tahmin etme potansiyeline sahiptir. Beynin sinirsel aktivitesi, nöbet başlamadan önce tahmin edilebilir şekillerde değişir. Stentrode, bu anlatma uyarı sinyallerini alabilir ve hastayı, kendilerini veya başkalarını araba sürmek veya yüzmek gibi tehlikeye sokacak herhangi bir etkinliği durdurması konusunda uyaracak şekilde uyarır.

Stentrot ayrıca bir nöstimülasyon cihazı olarak da kullanılabilir. Parkinson hastalığına yönelik güncel tedaviler, düzgün, koordineli hareketler için gereken dopamini serbest bırakmak için derin beyin stimülasyonunu (DBS) içerir. Stentrotu alternatif bir uyarıcı olarak kullanmak, riskler Beynin derinliklerine implantasyon stimülatörleri.

Cihaz ayrıca hareket etme, konuşma, yemek yeme ve sonunda nefes alma kabiliyetine sahip olan motor nöron hastalığı (MND) olan insanlara da yardımcı olabilir. İnsanların iletişim kabiliyetini yitirdiği aşamada, stentrode, insanların bir bilgisayarı kontrol etmeleri için bir arayüz sağlamak için kullanılabilir. Bu, onlara sevdikleriyle iletişim kurmaya devam edebilecekleri değerli aylar veya yıllar verebilir.

Stentrotun insanda ilk klinik denemeleri 2017 için planlanmıştır. Beklenen sonuçları görmemiz koşuluyla, 2020'lerin ilk yarısında teknolojinin piyasada satılan bir sürümünün mevcut olacağını umuyoruz.

Bu arada, amaç, felçli hastalar için daha hassas kontrolün sadece tekrar yürümekle kalmamasını, aynı zamanda ince parmak hareketleri kazanmasını sağlayan daha fazla elektrot eklemektir. Bir gün “felçli” bir keman virtüözü görebilir miyiz? Deneyebiliriz.