Tehnologia Interfeței Creier-Computer Restabilește Senzația în Mâna unei Persoane cu Leziune a Măduvei Spinării

O echipă de cercetători de la Battelle și Centrul Medical Wexner al Universității de Stat Ohio raportează că, prin utilizarea tehnologiei Interfeței Creier-Computer, au reușit să restaureze senzația în mâna unei persoane cu o leziune gravă a măduvei spinării. Acest progres vine în timp ce cercetători din întreaga lume lucrează la tehnologii capabile să restaureze funcția membrelor la persoanele paralizate din cauza unor leziuni sau boli.

Cercetarea a fost publicată în revista Cell pe 23 aprilie.

Feedback Senzorial Artificial

Noua tehnologie se bazează pe utilizarea unor semnale neurale minuscule imperceptibile, care sunt amplificate prin feedback senzorial artificial, trimis înapoi la persoană. Această metodă duce la o creștere semnificativă a funcției motorii.

Patrick Ganzer este autorul principal și un cercetător științific principal la Battelle.

“Luăm evenimente tactile subperceptuale și le amplificăm în percepție conștientă”, spune Ganzer. “Când am făcut acest lucru, am văzut mai multe îmbunătățiri funcționale. A fost un moment mare de eurêka atunci când am restabilit pentru prima dată senzația de atingere a participantului.”

Participantul

Participantul a fost un bărbat de 28 de ani care a fost implicat într-un accident de mașină în 2010, care a rezultat într-o leziune gravă a măduvei spinării. Participantul, al cărui nume este Ian Burkhart, a fost implicat într-un proiect numit NeuroLife din 2014, pentru a-și restabili funcția brațului drept.

Dispozitivul nou dezvoltat utilizează un sistem de electrozi care sunt plasați pe piele și un mic cip de calculator implantat în cortexul motor. Există fire care direcționează semnalele de mișcare de la creier la mușchi, permițând ocolirea leziunii măduvei spinării. Cu dispozitivul, Burkhart poate controla brațul și efectua acțiuni precum ridicarea unei cești de cafea, trecerea unui card de credit și jocuri video care necesită utilizarea mâinilor și brațelor.

“Până acum, uneori Ian s-a simțit ca și cum mâna lui era străină din cauza lipsei de feedback senzorial”, spune Ganzer. “El are, de asemenea, probleme cu controlul mâinii, dacă nu o observă îndeaproape. Acest lucru necesită o concentrare mare și face ca multitasking-ul simplu, cum ar fi băutul unei sodă în timp ce se uită la televizor, să fie aproape imposibil.”

De fiecare dată când cercetătorii i-au stimulat pielea, nu a existat nicio senzație, dar un semnal neural a fost totuși prezent în creierul lui. Problema a fost că semnalul neural a fost atât de mic încât nu a putut fi perceput. Cercetătorii au reușit să amplifice semnalul astfel încât creierul a putut răspunde.

Prin utilizarea feedback-ului haptic, semnalele tactile subperceptuale au fost trimise înapoi lui Burkhart, permițându-i să le perceapă.

Cu noua metodă, Burkhart a putut detecta lucruri doar prin atingere. O altă descoperire a fost că sistemul este primul Interfață Creier-Computer care permite restaurarea mișcării și a atingerii în același timp, oferind un control mai mare. În cele din urmă, metoda permite sistemului să simtă cantitatea corectă de presiune pentru manipularea unui obiect.

Echipa de cercetători dorește să creeze un sistem Interfață Creier-Computer care poate fi utilizat acasă. O manșetă de următoare generație este în curs de dezvoltare, care conține electrozi și senzori care ar putea fi puși și scoși. Ei lucrează, de asemenea, la un sistem care poate fi controlat de o tabletă în loc de un computer.

“A fost uimitor să văd posibilitățile informațiilor senzoriale care provin de la un dispozitiv care a fost creat inițial doar pentru a-mi permite să controlez mâna într-o singură direcție”, spune Burkhart.