Uusi lähestymistapa voi johtaa ajatuksilla ohjattaviin elektronisiin proteeseihin

Nykyiset hermoimplantit pystyvät tallentamaan valtavat määrät hermoaktiivisuutta, joka välitetään sitten johtimien kautta tietokoneelle. Tutkijat ovat yrittäneet kehittää langattomia aivokone-liittymiä tämän toiminnon suorittamiseksi, mutta se vaatii suuren määrän tehoa. Tämän suuren tehon vuoksi liikaa lämpöä syntyy, mikä tekee implantteja turvattomaksi potilaille. 

Nyt Stanfordin yliopistosta tuleva uusi tutkimus pyrkii ratkaisemaan tämän ongelman. Yliopiston tutkijat ovat jatkuvasti työskennelleet teknologian parissa, joka voisi johtaa siihen, että halvauksen saaneet potilaat saavat jälleen hallinnan jäseniensä yli. Nimenomaan he ovat pyrkineet kehittämään teknologiaa, joka mahdollistaisi näiden potilaiden ohjata proteeseja ja vuorovaikuttaa tietokoneiden kanssa ajatuksillaan. 

Aivokone-liittymä

Tämän saavuttamiseksi tiimi on keskittynyt parantamaan aivokone-liittymää, joka on laite, joka asennetaan potilaan aivopinnan alle, juuri kalloon. Implantti yhdistää ihmisen hermoston sähköiseen laitteeseen, joka voisi auttaa palauttamaan liikkeenhallinnan yksilölle, joka on kärsinyt selkärankavamman tai neurologisen sairauden.

Nykyiset laitteet tallentavat suuria määriä hermoaktiivisuutta ja välittävät sitä johtimien kautta tietokoneelle, ja kun tutkijat yrittävät luoda langattomia aivokone-liittymiä, silloin liikaa lämpöä syntyy. 

Sähköinsinöörien ja neurotieteilijöiden tiimi, johon kuuluvat Krishna Shenoy, PhD, ja Boris Murmann, PhD, sekä neurokirurgi ja neurotieteilijä Jaimie Henderson, MD, on osoittanut mahdollisen tavan saavuttaa langaton laite, joka pystyy keräämään ja lähettämään tarkan hermo-signaaleja, kaiken aikaa käyttäen kymmenyksen nykyisten järjestelmien vaatimasta tehosta. 

Ehdotetut langattomat laitteet näyttäisivät olevan luonnollisemmat kuin langalliset laitteet, ja potilailla olisi suurempi liikkumavapaus.

Lähestymistapa on kuvattu graduate student Nir Even-Chen ja postdoctoral fellow Dante Muratore, PhD:n artikkelissa julkaistussa Nature Biomedical Engineering -julkaisussa. 

Hermosignaalien erottelu

Neurotieteilijät pystyivät tunnistamaan tiettyjä hermo-signaaleja, jotka olivat tarpeen proteesin ohjaamiseksi. Laite voi olla mitä tahansa, aina robottikädestä tietokoneen kursoriin. 

Sähköinsinöörit loivat sähköpiirin, joka johti langattomaan aivokone-liittymään, joka pystyy prosessoimaan ja lähettämään tunnistettuja hermo-signaaleja. Signaaleja erottamalla vaadittiin vähemmän tehoa, mikä teki laitteista turvallisia asentaa aivopinnan alle.

Tiimi testasi lähestymistapaansa käyttämällä kolmen ei-ihmisapinan ja yhden ihmiskoehenkilön keräämiä hermoaineistoja. Kliinisessä tutkimuksessa koehenkilöt suorittivat liiketekojä, kuten asettamalla kursorin tietokoneen näytölle. He tallensivat mittauksia, ja tiimi pystyi määrittämään, että tallentamalla toimintokohtaisia aivsignaaleja, yksilön liike voitiin ohjata langattomalla liittymällä. 

Pääasiallinen ero tämän laitteen ja langallisen laitteen välillä on erottelu, langallinen laite kerää aivsignaaleja suuressa määrin. 

Tutkijatiimi rakentaa nyt implantin uuden lähestymistavan ja suunnitelman mukaan.