Τεχνολογία Διεπαφής Εγκεφάλου-Υπολογιστή Αποκαθιστά Αίσθηση στο Χέρι Ατόμου με Τραυματισμό Σπινθεριικής Στήλης

Μια ομάδα ερευνητών στο Battelle και το Ιατρικό Κέντρο Wexner του Πανεπιστημίου Ohio αναφέρουν ότι με τη χρήση τεχνολογίας Διεπαφής Εγκεφάλου-Υπολογιστή, κατάφεραν επιτυχώς να αποκαταστήσουν την αίσθηση στο χέρι ενός ατόμου με σοβαρό τραυματισμό σπινθεριικής στήλης. Αυτή η εξέλιξη έρχεται καθώς ερευνητές σε όλο τον κόσμο εργάζονται σε τεχνολογία που είναι ικανή να αποκαταστήσει τη λειτουργία των άκρων σε άτομα που παράλυαν через τραυματισμό ή ασθένεια. 

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Cell στις 23 Απριλίου. 

Τεχνητή Αισθητηριακή Ανατροφοδότηση

Η νέα τεχνολογία βασίζεται στη χρήση αισθητών 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 αρχικός ερευνητικός επιστήμονας στο Battelle. 

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

Ο Συμμετέχων

Ο συμμετέχων ήταν ένα 28χρονο άτομο που ήταν εμπλεκόμενο σε einen αυτοκινητιστικό ατύχημα το 2010, το οποίο οδήγησε σε einen σοβαρό τραυματισμό σπινθεριικής στήλης. Ο συμμετέχων, του οποίου το όνομα είναι Ian Burkhart, έχει εμπλακεί σε ένα πρόγραμμα με το όνομα NeuroLife από το 2014, προκειμένου να αποκαταστήσει τη λειτουργία του δεξιού του βραχίονα. 

Η νεοαναπτυγμένη 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 μυς, επιτρέποντας να παρακαμφθεί ο τραυματισμός της σπινθεριικής στήλης. Με τη συσκευή, ο Burkhart μπορεί να ελέγξει τον βραχίονα του και να εκτελέσει ενέργειες όπως η άρση ενός ποτηριού καφέ, η χρήση 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. Αυτό απαιτεί πολλή συγκέντρωση και κάνει απλές πολυδιεργασίες όπως το πιño ενός αναψυκτικού ενώ βλέπει τη τηλεόραση σχεδόν αδύνατες.”

Όταν οι ερευνητές ερέθισαν 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 της αισθητηριακής ανατροφοδότησης, τα υποαισθητά σήματα άπτηξης αποστέλλονταν τεχνητά πίσω στον Burkhart, επιτρέποντάς του να τα ανιχνεύσει. 

Με τη νέα μέθοδο, ο Burkhart μπόρεσε να ανιχνεύσει πράγματα μόνο μέσω της αφή. Μια άλλη đột phá ήταν ότι το σύστημα είναι το πρώτο BCI που επιτρέπει την αποκατάσταση της κίνησης και της αφή ταυτόχρονα, παρέχοντας μια μεγαλύτερη αίσθηση ελέγχου. Τέλος, η μέθοδος επιτρέπει στο σύστημα BCI να αισθανθεί τη σωστή ποσότητα πίεσης για την αντιμετώπιση ενός αντικειμένου. 

Η ομάδα των ερευνητών θέλει να δημιουργήσει ένα σύστημα BCI που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σπίτι. Ένα σύστημα μανικιούρ της επόμενης γενιάς αναπτύσσεται目前, το οποίο περιέχει ηλεκτρόδια και αισθητήρες που μπορούν να τοποθετηθούν και να αφαιρεθούν. Εργάζονται επίσης σε ένα σύστημα που μπορεί να ελεγχθεί από μια ταμπλέτα αντί για einen υπολογιστή. 

“Έχει sido απίστευτο να δω τις δυνατότητες της αισθητηριακής πληροφορίας που προέρχεται από μια συσκευή που αρχικά δημιουργήθηκε μόνο για να μου επιτρέψει να ελέγξω το χέρι μου σε μια μονοκατευθυντή διαδικασία,” λέει ο Burkhart.