Technologia Interfejsu Mózg-Komputer Przywraca Czucie W Dłoni U Persons z Urazem Kręgosłupa

Zespół badaczy z Battelle i Ohio State University Wexner Medical Center donosi, że dzięki zastosowaniu technologii interfejsu mózg-komputer, udało się przywrócić czucie w dłoni u osoby z ciężkim urazem kręgosłupa. Ten przełom następuje, gdy naukowcy na całym świecie pracują nad technologią, która może przywrócić funkcję kończyn osobom sparaliżowanym w wyniku urazu lub choroby.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Cell 23 kwietnia.

Sztuczne Sprzężenie Zwrotne Zmysłowe

Nowa technologia opiera się na wykorzystaniu niezauważalnych, maleńkich sygnałów nerwowych, które są wzmocnione przez sztuczne sprzężenie zwrotne zmysłowe, które jest wysyłane z powrotem do osoby. Metoda ta powoduje znaczny wzrost funkcji motorycznej.

Patrick Ganzer jest pierwszym autorem i głównym naukowcem w Battelle.

“Bierzemy subpercepcyjne zdarzenia dotykowe i zwiększamy je do świadomej percepcji”, mówi Ganzer. “Gdy to zrobiliśmy, zobaczyliśmy kilka funkcjonalnych ulepszeń. Był to duży moment eureka, gdy po raz pierwszy przywróciliśmy uczestnikowi poczucie dotyku.”

Uczestnik

Uczestnikiem był 28-letni mężczyzna, który był zaangażowany w wypadek samochodowy w 2010 roku, w wyniku którego doznał ciężkiego urazu kręgosłupa. Uczestnik, którego imię to Ian Burkhart, jest zaangażowany w projekt NeuroLife od 2014 roku w celu przywrócenia funkcji jego prawej ręki.

Nowo opracowany urządzenie wykorzystuje system elektrod, które są umieszczane na skórze, oraz mały chip komputerowy wszczepiony w korę motoryczną. Są przewody, które kierują sygnały ruchowe z mózgu do mięśni, umożliwiając ominąć uraz kręgosłupa. Z urządzeniem Burkhart może kontrolować swoją rękę i wykonywać czynności, takie jak podnoszenie filiżanki kawy, przeciąganie karty kredytowej i granie w gry wideo, które wymagają użycia rąk i ramion.

“Do tej pory Ian czasami czuł, że jego ręka jest obca z powodu braku sprzężenia zwrotnego zmysłowego”, mówi Ganzer. “Ma również trudności z kontrolowaniem swojej ręki, chyba że jest bardzo uwaga na swoje ruchy. To wymaga dużej koncentracji i sprawia, że proste czynności, takie jak picie sodówki podczas oglądania telewizji, są prawie niemożliwe.”

Gdy naukowcy stymulowali jego skórę, nie było żadnego uczucia, ale sygnał nerwowy wciąż był obecny w jego mózgu. Problem polegał na tym, że sygnał nerwowy był tak mały, że nie mógł być postrzegany. Naukowcy byli w stanie wzmocnić sygnał, aby mózg mógł na niego zareagować.

Dzięki zastosowaniu sprzężenia zwrotnego zmysłowego, subpercepcyjne sygnały dotykowe były sztucznie wysyłane z powrotem do Burkharta, co pozwoliło mu je odczuć.

Z nową metodą Burkhart mógł wykryć rzeczy wyłącznie przez dotyk. Kolejnym przełomem było to, że system jest pierwszym interfejsem mózg-komputer, który pozwala na przywrócenie ruchu i dotyku jednocześnie, co daje większe poczucie kontroli. Ostatnio metoda pozwala systemowi mózg-komputer na wykrywanie odpowiedniej ilości nacisku do manipulowania obiektami.

Zespół naukowców chce stworzyć system interfejsu mózg-komputer, który może być używany w domu. Obecnie opracowywana jest nowa generacja rękawa, która zawiera elektrody i sensory, które mogą być założone i ściągnięte. Pracują również nad systemem, który może być sterowany przez tablet zamiast komputera.

“To było niesamowite, aby zobaczyć możliwości informacji zmysłowych pochodzących z urządzenia, które pierwotnie zostało stworzone tylko po to, aby pozwolić mi kontrolować moją rękę w jednym kierunku”, mówi Burkhart.