Νέα Προσέγγιση Μπορεί να Οδηγήσει σε Ηλεκτρονικές Προσθετικές με Ελεγχόμενη Σκέψη

Οι τρέχουσες νευρωνικές εμφυτεύματα είναι ικανά να καταγράψουν τεράστιες ποσότητες νευρωνικής δραστηριότητας, η οποία στη συνέχεια μεταδίδεται μέσω καλωδίων σε einen υπολογιστή. Οι ερευνητές έχουν προσπαθήσει να αναπτύξουν ασύρματους εγκεφαλικούς-υπολογιστές διεπαφής για να ολοκληρώσουν αυτήν την ενέργεια, αλλά αυτό απαιτεί eine μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Λόγω αυτής της υψηλής ποσότητας ενέργειας, παράγεται πολύ θερμότητα, καθιστώντας τα εμφυτεύματα ασφαλή για τους ασθενείς.

Τώρα, μια νέα μελέτη που προέρχεται από το Stanford έχει ως στόχο να επιλύσει αυτό το ζήτημα. Οι ερευνητές στο πανεπιστήμιο έχουν εργαστεί συνεχώς σε τεχνολογία που θα μπορούσε να οδηγήσει σε ασθενείς με παράλυση να ανακτήσουν τον έλεγχο των άκρων τους. Συγκεκριμένα, έχουν στόχο την τεχνολογία που θα επέτρεπε σε αυτούς τους ασθενείς να ελέγχουν τις προσθετικές και να αλληλεπιδρούν με τους υπολογιστές χρησιμοποιώντας τις σκέψεις τους.

Εγκεφαλικός-Υπολογιστής Διεπαφή

Για να επιτύχουν αυτό, η ομάδα έχει επικεντρωθεί στη βελτίωση μιας εγκεφαλικής-υπολογιστικής διεπαφής, η οποία είναι ένα συσκευή που εμφυτεύεται στην επιφάνεια του εγκεφάλου του ασθενούς, ακριβώς κάτω από το κρανίο. Το εμφύτευμα συνδέει το ανθρώπινο νευρικό σύστημα με μια ηλεκτρονική συσκευή, η οποία θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποκατάσταση του ελέγχου κίνησης σε ένα άτομο που έχει υποστεί τραυματισμό του νωτιαίου μυελού ή νευρολογική κατάσταση.

Τα τρέχοντα συσκευές καταγράφουν μεγάλες ποσότητες νευρωνικής δραστηριότητας και τις μεταδίδουν μέσω καλωδίων σε einen υπολογιστή, και όταν οι ερευνητές προσπαθούν να δημιουργήσουν ασύρματους εγκεφαλικούς-υπολογιστές διεπαφής, αυτό είναι όταν παράγεται πολύ θερμότητα.

Η ομάδα των ηλεκτρολόγων μηχανικών και νευροεπιστημόνων, συμπεριλαμβανομένων των Krishna Shenoy, PhD, και Boris Murmann, PhD, και του νευροχειρουργού και νευροεπιστήμονα Jaimie Henderson, MD, έχουν αποδείξει έναν πιθανό τρόπο για να επιτύχουν μια ασύρματη συσκευή που είναι ικανή να συλλέξει και να μεταδώσει ακριβείς νευρωνικές σήματα, χρησιμοποιώντας ένα δέκατο της ενέργειας που απαιτείται από τα τρέχοντα συστήματα.

Οι προτεινόμενες ασύρματες συσκευές θα φαίνονται πιο φυσικές από αυτές με καλώδια, και οι ασθενείς θα έχουν μια μεγαλύτερη εύρος κίνησης.

Η προσέγγιση περιγράφηκε από τον μεταπτυχιακό φοιτητή Nir Even-Chen και τον μεταδιδακτορικό ερευνητή Dante Muratore, PhD σε ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε στο Nature Biomedical Engineering.

Απομόνωση Νευρωνικών Σημάτων

Οι νευροεπιστήμονες ήταν ικανοί να αναγνωρίσουν συγκεκριμένα νευρωνικά σήματα που απαιτούνταν για να ελέγξουν μια προσθετική συσκευή. Η συσκευή θα μπορούσε να είναι οτιδήποτε, από einen ρομποτικό βραχίονα μέχρι einen υπολογιστή.

Οι ηλεκτρολόγοι μηχανικοί στη συνέχεια δημιούργησαν την ηλεκτρονική που θα οδηγούσε σε μια ασύρματη εγκεφαλική-υπολογιστική διεπαφή ικανή να επεξεργαστεί και να μεταδώσει τα αναγνωρισμένα νευρωνικά σήματα. Με την απομόνωση των σημάτων, απαιτείται λιγότερη ενέργεια, καθιστώντας τις συσκευές ασφαλείς για εμφύτευμα στην επιφάνεια του εγκεφάλου.

Η ομάδα ελέγξαν την προσέγγισή τους χρησιμοποιώντας συλλεγμένα νευρωνικά δεδομένα από τρία μη ανθρώπινα πρωτεύοντα και έναν ανθρώπινο συμμετέχοντα. Σε μια κλινική δοκιμή, οι συμμετέχοντες εκτέλεσαν καθήκοντα κίνησης όπως το τοποθέτηση ενός δρομέα σε μια οθόνη υπολογιστή. Στη συνέχεια, κατέγραψαν μετρήσεις, και η ομάδα ήταν ικανή να καθορίσει ότι με την καταγραφή ενός υποσυνόλου ενεργειών-ειδικών εγκεφαλικών σημάτων, η κίνηση ενός ατόμου θα μπορούσε να ελεγχθεί από μια ασύρματη διεπαφή.

Ο κύριος διαχωριστικός παράγοντας μεταξύ αυτής της συσκευής και της συσκευής με καλώδια είναι η απομόνωση, με τη συσκευή με καλώδια να συλλέγει νευρωνικά σήματα σε块.

Η ομάδα των ερευνητών θα κατασκευάσει τώρα ένα εμφύτευμα με βάση την νέα προσέγγιση και σχεδιασμό.