Nový přístup by mohl vést k elektronickým protézám řízeným myšlenkou

Současné nervové implantáty jsou schopny zaznamenat obrovské množství nervové aktivity, která je pak přenášena pomocí drátů do počítače. Výzkumníci se pokusili vyvinout bezdrátová rozhraní mozek-počítač k dokončení této akce, ale to vyžaduje velké množství energie. Kvůli tomuto vysokému množství energie se generuje příliš mnoho tepla, takže implantáty nejsou pro pacienty bezpečné. 

Nyní se nová studie ze Stanfordu snaží tento problém vyřešit. Vědci z univerzity neustále pracovali na technologii, která by mohla vést k tomu, že ochrnutí pacienti znovu získají kontrolu nad svými končetinami. Konkrétně se zaměřili na technologii, která by těmto pacientům umožnila ovládat protézy a komunikovat s počítači pomocí jejich myšlenek. 

Rozhraní mozek-počítač

Aby toho dosáhl, tým se zaměřil na vylepšení rozhraní mozek-počítač, což je zařízení, které je implantováno na povrch pacientova mozku, těsně pod lebku. Implantát spojuje lidský nervový systém s elektronickým zařízením, které by mohlo pomoci obnovit kontrolu motoru u jedince, který utrpěl poranění míchy nebo neurologický stav.

Současná zařízení zaznamenávají velké množství nervové aktivity a přenášejí ji pomocí drátů do počítače, a když se výzkumníci snaží vytvořit bezdrátová rozhraní mozek-počítač, vzniká příliš mnoho tepla. 

Tým elektroinženýrů a neurovědců, včetně Krishna Shenoy, PhD, a Boris Murmann, PhD, a neurochirurg a neurolog Jaimie Henderson, MD, demonstrovali možný způsob, jak dosáhnout bezdrátového zařízení, které je schopno shromažďovat a vysílat přesné nervové signály. to vše při využití desetiny energie požadované současnými systémy. 

Navrhovaná bezdrátová zařízení by se zdála být přirozenější než ta s dráty a pacienti by měli větší rozsah pohybu.

Tento přístup podrobně popsal postgraduální student Nir Even-Chen a postdoktorand Dante Muratore, PhD. papír Publikováno v Přírodní biomedicínské inženýrství. 

Izolace nervových signálů

Neurovědci byli schopni identifikovat specifické nervové signály, které byly nutné k ovládání protetického zařízení. Zařízení může být cokoli, od robotické paže po počítačový kurzor. 

Elektroinženýři pak vytvořili obvody, které by vedly k bezdrátovému rozhraní mozek-počítač schopnému zpracovat a přenášet identifikované nervové signály. Izolací signálů bylo zapotřebí méně energie, díky čemuž bylo bezpečné implantovat zařízení na povrch mozku.

Tým otestoval svůj přístup pomocí shromážděných neuronových dat od tří primátů a jednoho lidského účastníka. V klinické studii subjekty prováděly pohybové úkoly, jako je umístění kurzoru na obrazovce počítače. Poté zaznamenali měření a tým byl schopen určit, že nahráním podmnožiny mozkových signálů specifických pro akci lze pohyb jedince ovládat bezdrátovým rozhraním. 

Hlavním rozdílem mezi tímto zařízením a kabelovým zařízením je izolace, přičemž kabelové zařízení shromažďuje mozkové signály ve velkém. 

Tým výzkumníků nyní zkonstruuje implantát založený na novém přístupu a designu.