Hjerne-dator grensesnitt-teknologi gjenoppretter følelse i hånden til en person med ryggmargskade

Et team av forskere ved Battelle og Ohio State University Wexner Medical Center rapporterer at ved å bruke Hjerne-dator grensesnitt-teknologi, har de lykkes i å gjenopprette følelse i hånden til en person med en alvorlig ryggmargskade. Denne utviklingen kommer som forskere over hele verden arbeider på teknologi som kan gjenopprette lemfunksjon til personer som er lammet på grunn av skade eller sykdom.

Forskningen ble publisert i tidsskriftet Cell den 23. april.

Kunstig sanseinformasjon

Den nye teknologien baserer seg på bruk av ubemerkelige, små nevrale signaler som forsterkes gjennom kunstig sanseinformasjon, som sendes tilbake til personen. Denne metoden resulterer i en stor økning i motorisk funksjon.

Patrick Ganzer er førsteforfatter og en hovedforsker ved Battelle.

“Vi tar subperceptuelle berøringshendelser og forsterker dem til bevisst persepsjon,” sier Ganzer. “Når vi gjorde dette, så vi flere funksjonelle forbedringer. Det var et stort eureka-øyeblikk da vi først gjenopprettet deltakerens sans for berøring.”

Deltakeren

Deltakeren var en 28-åring som var involvert i en bilulykke i 2010, som resulterte i en alvorlig ryggmargskade. Deltakeren, som heter Ian Burkhart, har vært involvert i et prosjekt kalt NeuroLife siden 2014 for å gjenopprette funksjonen i hans høyre arm.

Den nylig utviklede enheten bruker et system av elektroder som plasseres på huden og en liten datachip som er innoperert i motorcortex. Det er ledninger som sender bevegelsessignaler fra hjernen til musklene, og som lar ryggmargskaden bli omgått. Med enheten kan Burkhart kontrollere sin arm og utføre handlinger som å løfte en kaffekopp, swipe en kredittkort og spille videospill som krever bruk av hendene og armene.

“Inntil nå, har Ian noen ganger følt at hans hånd var fremmed på grunn av manglende sanseinformasjon,” sier Ganzer. “Han har også problemer med å kontrollere sin hånd med mindre han ser på bevegelsene sine nøye. Dette krever mye konsentrasjon og gjør enkle oppgaver som å drikke en brus mens man ser på TV nesten umulig.”

Når forskerne stimulerte hans hud, var det ingen følelse, men et nevral signal var fortsatt til stede i hans hjernen. Problemet var at signalet var så lite at det ikke kunne oppfattes. Forskerne var i stand til å forsterke signalet så at hjernen kunne reagere.

Gjennom bruk av taktil tilbakemelding, ble de subperceptuelle berøringsignalene sendt tilbake til Burkhart, og lot ham oppfatte dem.

Med den nye metoden, kunne Burkhart oppdage ting bare gjennom berøring. En annen gjennombrudd var at systemet er det første Hjerne-dator grensesnitt som tillater gjenoppretting av bevegelse og berøring samtidig, og som gir en større følelse av kontroll. Til slutt, tillater metoden at Hjerne-dator grensesnitt-systemet kan oppdage riktig trykk for å håndtere et objekt.

Forskerlaget ønsker å skape et Hjerne-dator grensesnitt-system som kan brukes hjemme. En ny generasjon av en sleeve som inneholder elektroder og sensorer som kan plasseres på og tatt av, er for tiden under utvikling. De arbeider også på et system som kan kontrolleres av en nettbrett i stedet for en datamaskin.

“Det har vært fantastisk å se mulighetene for sanseinformasjon som kommer fra en enhet som opprinnelig bare var ment å la meg kontrollere min hånd i én retning,” sier Burkhart.