Τεχνολογία Επαφής Εγκεφάλου-Υπολογιστή Επανεφέρθηκε Αίσθηση στο Χέρι Ατόμου με Τραυματισμό Σπονδυλικής Στήλης

Μια ομάδα ερευνητών στο Battelle και το Ιατρικό Κέντρο Wexner του Πανεπιστημίου Ohio αναφέρουν ότι με τη χρήση τεχνολογίας Επαφής Εγκεφάλου-Υπολογιστή, επανέφεραν επιτυχώς αίσθηση στο χέρι ενός ατόμου με σοβαρό τραυματισμό σπονδυλικής στήλης. Αυτή η εξέλιξη έρχεται καθώς ερευνητές σε όλο τον κόσμο εργάζονται σε τεχνολογία που είναι ικανή να επαναφέρει τη λειτουργία των άκρων σε άτομα που έχουν παράλυση λόγω τραυματισμού ή ασθένειας.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Cell στις 23 Απριλίου.

Τεχνητή Αισθητηριακή Ανατροφοδότηση

Η νέα τεχνολογία βασίζεται στη χρήση αισθητήρων μικροσκοπικών νευρικών σημάτων που ενισχύονται μέσω τεχνητής αισθητηριακής ανατροφοδότησης, η οποία αποστέλλεται πίσω στο άτομο. Αυτή η μέθοδος οδηγεί σε μια μεγάλη αύξηση της κινητικής λειτουργίας.

Ο Patrick Ganzer είναι ο πρώτος συγγραφέας και ένας πρωταρχικός ερευνητικός επιστήμονας στο Battelle.

“Παίρνουμε υποαισθητά γεγονότα άπτηξης και τα ενισχύουμε σε συνειδητή αντίληψη,” λέει ο Ganzer. “Όταν το κάναμε αυτό, είδαμε πολλές λειτουργικές βελτιώσεις. Ήταν ένα μεγάλο στιγμή ευρεσιτεχνίας όταν επαναφέραμε για πρώτη φορά την αίσθηση του συμμετέχοντα.”

Ο Συμμετέχων

Ο συμμετέχων ήταν ένας 28χρονος άνδρας που ήταν εμπλεκόμενος σε einen αυτοκινητιστικό ατύχημα το 2010, το οποίο είχε ως αποτέλεσμα einen σοβαρό τραυματισμό σπονδυλικής στήλης. Ο συμμετέχων, του οποίου το όνομα είναι Ian Burkhart, έχει εμπλακεί με ένα πρόγραμμα που ονομάζεται NeuroLife από το 2014, με σκοπό την επαναφορά της λειτουργίας του δεξιού του βραχίονα.

Η nově αναπτυγμένη συσκευή χρησιμοποιεί ένα σύστημα ηλεκτροδίων που τοποθετούνται στο δέρμα και ένα μικρό chip υπολογιστή που έχει εμφυτευθεί στον κινητικό φλοιό. Υπάρχουν καλώδια που οδηγούν σήματα κίνησης από τον εγκέφαλο στους μύες, επιτρέποντας στον τραυματισμό της σπονδυλικής στήλης να παρακαμφθεί. Με τη συσκευή, ο Burkhart είναι σε θέση να ελέγξει το χέρι του και να ολοκληρώσει ενέργειες όπως η άρση ενός ποτηριού καφέ, η σύρτηση μιας πιστωτικής κάρτας και το παιχνίδι βιντεοπαιχνιδιών που απαιτούν τη χρήση των χεριών και των βραχιόνων.

“Μέχρι τώρα, ο Ian έχει sentir ότι το χέρι του ήταν ξένο λόγω έλλειψης αισθητηριακής ανατροφοδότησης,” λέει ο Ganzer. “Επίσης, έχει δυσκολία στο έλεγχο του χεριού του, εκτός αν παρακολουθεί τις κινήσεις του στενά. Αυτό απαιτεί πολλή συγκέντρωση και κάνει απλές πολυδιεργασίες όπως το πίσιμο ενός αναψυκτικού ενώ βλέπει τη τηλεόραση σχεδόν αδύνατο.”

Όταν οι ερευνητές ερεθίσαν το δέρμα του, δεν υπήρχε αίσθηση, αλλά ένα νευρικό σήμα ήταν ακόμη παρόν στο εγκέφαλο του. Το πρόβλημα ήταν ότι το νευρικό σήμα ήταν τόσο μικρό που δεν μπορούσε να ανιχνευθεί. Οι ερευνητές μπόρεσαν να ενισχύσουν το σήμα ώστε ο εγκέφαλος να ήταν ικανός να ανταποκριθεί.

Μέσω της χρήσης απτικής ανατροφοδότησης, τα υποαισθητά σήματα άπτηξης αποστέλλονταν τεχνητά πίσω στον Burkhart, επιτρέποντάς του να τα ανιχνεύσει.

Με τη νέα μέθοδο, ο Burkhart ήταν σε θέση να ανιχνεύσει πράγματα μόνο μέσω της αφή. Μια άλλη đột phá ήταν ότι το σύστημα είναι το πρώτο BCI που επιτρέπει την επαναφορά της κίνησης και της αφή同時, παρέχοντας μια μεγαλύτερη αίσθηση ελέγχου. Τέλος, η μέθοδος επιτρέπει στο σύστημα BCI να αισθανθεί τη σωστή πίεση για την处理 ενός αντικειμένου.

Η ομάδα των ερευνητών θέλει να δημιουργήσει ένα σύστημα BCI που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σπίτι. Μια νέα γενιά μανικιούρ đang αναπτύσσεται, η οποία περιέχει ηλεκτρόδια και αισθητήρες που θα μπορούσαν να τοποθετηθούν και να αφαιρεθούν. Επίσης, εργάζονται σε ένα σύστημα που μπορεί να ελεγχθεί από μια ταμπλέτα αντί για έναν υπολογιστή.

“Έχει sido αξιοθαύμαστο να δούμε τις δυνατότητες των αισθητηριακών πληροφοριών που έρχονται από μια συσκευή που αρχικά δημιουργήθηκε μόνο για να μου επιτρέψει να ελέγξω το χέρι μου σε μια μονοδρομική κατεύθυνση,” λέει ο Burkhart.