Hjernen-Computer 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 hjelp av Hjernen-Computer Grensesnitt-teknologi, har de suksessfullt gjenopprettet følelse i hånden til en person med en alvorlig ryggmargskade. Denne utviklingen kommer som forskere over hele verden arbeider med teknologi som er i stand til å gjenopprette lemfunksjon til personer som er lammet på grunn av skade eller sykdom. 

Forskningen ble publisert i tidsskriftet Cell den 23. april. 

Kunstig Sansefeedback

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

Patrick Ganzer er første forfatter 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 mann 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 nyutviklede enheten bruker et system av elektroder som plasseres på huden og en liten datachip innoperert i motorcortex. Det er ledninger som routerer bevegelsessignaler fra hjernen til musklene, og som tillater ryggmargskaden å 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 hender og armer. 

“Inntil nå, har Ian noen ganger følt at hans hånd var fremmed på grunn av manglende sansefeedback,” 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 multitasking-oppdrag som å drikke en brus mens du ser på TV nesten umulig.”

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

Gjennom bruk av haptisk feedback, ble de subperceptuelle berøringsignalene kunstig sendt tilbake til Burkhart, og tillot ham å percipere dem. 

Med den nye metoden, kunne Burkhart detektere ting bare gjennom berøring. En annen gjennombrudd var at systemet er det første BCI som tillater gjenopprettelse av bevegelse og berøring samtidig, og som gir en større følelse av kontroll. Til slutt tillater metoden BCI-systemet å sanse riktig mengde trykk for å håndtere et objekt. 

Forskerlaget ønsker å skape et BCI-system som kan brukes hjemme. En ny generasjon sleeve utvikles for tiden, som inneholder elektroder og sensorer som kan plasseres på og tatt av. De arbeider også med 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 ble laget for å bare tillate meg å kontrollere min hånd i én retning,” sier Burkhart.