Uusi lähestymistapa voi johtaa ajatuksilla ohjattaviin sähköisiin 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 liian paljon lämpöä syntyy, mikä tekee implantteja epäturvallisiksi potilaille.

Nyt Stanfordin yliopistosta tuleva uusi tutkimus pyrkii ratkaisemaan tämän ongelman. Yliopiston tutkijat ovat jatkuvasti työskennelleet teknologian parissa, joka voisi johtaa siihen, että halvaantuneet potilaat voivat saada takaisin liikuntakykynsä. 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. Implantti yhdistää ihmisen hermoston sähköiseen laitteeseen, joka voisi auttaa palauttamaan liikuntakyvyn yksilölle, joka on kärsinyt selkäydin- tai neurologisesta sairaudesta.

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

Sähköinsinöörit ja neurotieteilijät, mukaan lukien Krishna Shenoy, PhD, ja Boris Murmann, PhD, sekä neurokirurgi ja neurotieteilijä Jaimie Henderson, MD, ovat osoittaneet mahdollisen tavan saavuttaa langaton laite, joka pystyy keräämään ja välittämään tarkan hermoaktiivisuuden, kaiken aikaa käyttäen kymmenyksen nykyisten järjestelmien vaatimasta tehosta.

Ehdotetut langattomat laitteet näyttäisivät olevan luonnollisempia kuin niiden, joissa on johtimet, 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.

Hermoaktiivisuuden erottelu

Neurotieteilijät pystyivät tunnistamaan tiettyjä hermoaktiivisuuden signaaleja, joita tarvittiin proteesin ohjaamiseen. Laite voi olla mitä tahansa, aina robottikädestä tietokoneen kursoriin.

Sähköinsinöörit loivat sitten piirustuksen, joka johti langattomaan aivokone-liittymään, joka pystyi prosessoimaan ja välittämään tunnistetut hermoaktiivisuuden signaalit. Signaalejen erottelun ansiosta vähemmän tehoa tarvittiin, mikä teki laitteista turvallisia asentaa aivopinnan alle.

Tiimi testasi lähestymistapaa keräämällä hermoaktiivisuuden dataa kolmelta ei-ihmiseltä primaatilta ja yhdeltä ihmiseltä osallistujalta. Kliinisessä tutkimuksessa koehenkilöt suorittivat liikethteviä, kuten asettivat kursorin tietokoneen näytölle. He tallensivat mittauksia, ja tiimi pystyi määrittämään, että tallentamalla toimintakohtaisia aivopaineita, yksilön liike voitiin ohjata langattoman liittymän avulla.

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

Tutkijatiimi rakentaa nyt implantin uuden lähestymistavan ja suunnitelman perusteella.