Düşüncelerle Kontrollü Elektronik Protezler İçin Yeni Bir Yaklaşım

Şu anda mevcut olan nöral implantlar, büyük miktarda nöral aktivite kaydedebilir ve bu aktivite daha sonra teller aracılığıyla bir bilgisayara iletilir. Araştırmacılar, bu işlemi tamamlamak için kablosuz beyin-bilgisayar arayüzleri geliştirmeye çalıştılar, ancak bu, büyük miktarda güce ihtiyaç duyuyor. Bu yüksek güç nedeniyle, çok fazla ısı üretiliyor ve bu da implantların hastalar için güvenli olmasını engelliyor.

Şimdi, Stanford Üniversitesi’nden çıkan yeni bir çalışmada bu sorunu çözmek amaçlanıyor. Üniversitedeki araştırmacılar, felçli hastaların uzuvlarını kontrol etmelerini sağlayacak teknoloji üzerinde sürekli olarak çalışıyorlar. Özellikle, bu hastaların protezleri kontrol etmelerine ve düşünceleri ile bilgisayarlarla etkileşime girmelerine olanak tanıyan teknoloji üzerinde çalışıyorlar.

Beyin-Bilgisayar Arayüzü

Bunu başarmak için, ekip, bir beyin-bilgisayar arayüzünü geliştirmeye odaklandı, bu, bir hastanın beyninin yüzeyine, kafatasının altına yerleştirilen bir cihazdır. İmplant, insan sinir sistemini bir elektronik cihaza bağlar, bu da omurilik yaralanması veya nörolojik bir durumdan etkilenen bir bireyin motor kontrolünü restore etmeye yardımcı olabilir.

Mevcut cihazlar, büyük miktarda nöral aktivite kaydeder ve bu aktiviteyi teller aracılığıyla bir bilgisayara iletir, ve araştırmacılar kablosuz beyin-bilgisayar arayüzleri oluşturmaya çalıştıklarında, bu, çok fazla ısı üretilmesine neden olur.

Elektrik mühendisleri ve nörologlar ekibi, Krishna Shenoy, PhD, ve Boris Murmann, PhD, ve nörocerrah ve nörolog Jaimie Henderson, MD, kablosuz bir cihazın doğru nöral sinyalleri toplamak ve iletmek için mogelijk bir yolu gösterdi, tüm bunlar mentre mevcut sistemlerin gerektirdiği güçten onda biri kullanıyor.

Önerilen kablosuz cihazlar, telli olanlardan daha doğal görünüyor ve hastalar daha geniş bir hareket alanı sahip olacaklar.

Yaklaşım, yüksek lisans öğrencisi Nir Even-Chen ve doktora sonrası araştırma görevlisi Dante Muratore, PhD tarafından bir makalede yayınlanan Nature Biyomedikal Mühendislik dergisinde ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

Nöral Sinyalleri İzole Etme

Nörologlar, bir protez cihazı kontrol etmek için gerekli olan spesifik nöral sinyalleri tanımlayabildiler. Cihaz, bir robotik kol veya bir bilgisayar imlecinden herhangi biri olabilir.

Elektrik mühendisleri, sonra da tanımlanan nöral sinyalleri işleyecek ve iletecek bir kablosuz beyin-bilgisayar arayüzünün devrelerini oluşturdular. Sinyalleri izole ederek, daha az güç gerektiriyor ve bu da cihazların beynin yüzeyine yerleştirilmesi için güvenli olmasını sağlıyor.

Ekip, yaklaşımını, üç noninsan primat ve bir insan katılımcıdan toplanan nöronal verilerin kullanıldığı bir klinik çalışmada test etti. Deneme sırasında, katılımcılar, bir bilgisayar ekranındaki bir imleci konumlandırma gibi hareket görevleri gerçekleştirdiler. Sonra ölçümleri kaydetti ve ekip, bir bireyin hareketinin, bir kablosuz arayüz tarafından kontrol edilebileceğini belirlemek için, yalnızca eylem-spesifik beyin sinyallerinin bir alt kümesini kaydetmenin yeterli olduğunu belirledi.

Bu cihaz ve telli cihaz arasındaki ana ayırıcı faktör, izolasyondur, telli cihazın toplu olarak beyin sinyallerini toplamasıyla birlikte.

Araştırmacılar ekibi, şimdi yeni yaklaşımı ve tasarımı temel alan bir implant oluşturacak.