วิธีการใหม่อาจนำไปสู่ขาเทียมอิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมโดยความคิด

การปลูกถ่ายระบบประสาทในปัจจุบันสามารถบันทึกกิจกรรมของระบบประสาทจำนวนมหาศาล ซึ่งจะถูกส่งผ่านสายไปยังคอมพิวเตอร์ นักวิจัยได้พยายามพัฒนาส่วนต่อประสานสมองกับคอมพิวเตอร์แบบไร้สายเพื่อดำเนินการนี้ให้เสร็จสิ้น แต่ต้องใช้พลังงานจำนวนมาก เนื่องจากปริมาณพลังงานที่สูงนี้ ทำให้เกิดความร้อนมากเกินไป ทำให้รากฟันเทียมไม่ปลอดภัยสำหรับผู้ป่วย 

ขณะนี้ การศึกษาใหม่ที่ออกมาจาก Stanford มีวัตถุประสงค์เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิจัยของมหาวิทยาลัยทำงานอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่อาจทำให้ผู้ป่วยอัมพาตสามารถควบคุมแขนขาได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขามุ่งสู่เทคโนโลยีที่ช่วยให้ผู้ป่วยเหล่านี้สามารถควบคุมอวัยวะเทียมและโต้ตอบกับคอมพิวเตอร์โดยใช้ความคิดของพวกเขา 

ส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ทีมงานได้มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงส่วนติดต่อระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ฝังไว้บนพื้นผิวของสมองของผู้ป่วย ใต้กะโหลกศีรษะ อุปกรณ์ฝังดังกล่าวจะเชื่อมต่อระบบประสาทของมนุษย์เข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งสามารถช่วยฟื้นฟูการควบคุมมอเตอร์ให้กับบุคคลที่ได้รับบาดเจ็บที่ไขสันหลังหรืออาการทางระบบประสาท

อุปกรณ์ปัจจุบันบันทึกกิจกรรมของระบบประสาทจำนวนมากและส่งผ่านสายไปยังคอมพิวเตอร์ และเมื่อนักวิจัยพยายามสร้างส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์แบบไร้สาย นั่นคือเมื่อเกิดความร้อนมากเกินไป 

ทีมวิศวกรไฟฟ้าและนักประสาทวิทยา ซึ่งรวมถึง Krishna Shenoy, PhD, และ Boris Murmann, PhD, และศัลยแพทย์และนักประสาทวิทยา Jaimie Henderson, MD ได้แสดงวิธีที่เป็นไปได้ในการบรรลุอุปกรณ์ไร้สายที่สามารถรวบรวมและส่งสัญญาณประสาทที่แม่นยำ ทั้งหมดในขณะที่ใช้พลังงานหนึ่งในสิบของระบบปัจจุบัน 

อุปกรณ์ไร้สายที่แนะนำจะดูเป็นธรรมชาติมากกว่าอุปกรณ์ที่มีสาย และผู้ป่วยจะมีระยะการเคลื่อนไหวที่มากกว่า

แนวทางนี้มีรายละเอียดโดย Nir Even-Chen นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและเพื่อนหลังปริญญาเอก Dante Muratore, PhD ใน กระดาษ ตีพิมพ์ใน วิศวกรรมชีวการแพทย์. 

การแยกสัญญาณประสาท

นักประสาทวิทยาสามารถระบุสัญญาณประสาทเฉพาะที่จำเป็นในการควบคุมอุปกรณ์เทียม อุปกรณ์อาจเป็นอะไรก็ได้ตั้งแต่แขนหุ่นยนต์ไปจนถึงเคอร์เซอร์ของคอมพิวเตอร์ 

จากนั้นวิศวกรไฟฟ้าได้สร้างวงจรที่จะนำไปสู่ส่วนต่อประสานสมองกับคอมพิวเตอร์แบบไร้สายที่สามารถประมวลผลและส่งสัญญาณประสาทที่ระบุได้ การแยกสัญญาณทำให้ใช้พลังงานน้อยลง ซึ่งทำให้อุปกรณ์ฝังลงบนพื้นผิวของสมองได้อย่างปลอดภัย

ทีมงานได้ทดสอบแนวทางของพวกเขาโดยใช้ข้อมูลเซลล์ประสาทที่รวบรวมได้จากไพรเมตที่ไม่ใช่มนุษย์ XNUMX ตัวและผู้เข้าร่วมที่เป็นมนุษย์ XNUMX คน ในการทดลองทางคลินิก อาสาสมัครทำการเคลื่อนไหว เช่น การวางเคอร์เซอร์บนหน้าจอคอมพิวเตอร์ จากนั้นพวกเขาบันทึกการวัด และทีมสามารถระบุได้ว่าการบันทึกชุดย่อยของสัญญาณสมองเฉพาะการกระทำ การเคลื่อนไหวของแต่ละบุคคลสามารถควบคุมได้ด้วยอินเทอร์เฟซไร้สาย 

ปัจจัยหลักในการแยกระหว่างอุปกรณ์นี้กับอุปกรณ์แบบมีสายคือการแยกออกจากกัน โดยอุปกรณ์แบบมีสายจะรวบรวมสัญญาณสมองจำนวนมาก 

ขณะนี้ทีมนักวิจัยจะสร้างรากฟันเทียมตามแนวทางและการออกแบบใหม่