211service.com
Mažiau invazinės smegenų sąsajos
Naudodami neuroninį aktyvumą, užfiksuotą iš elektrodų lapo, padėto tiesiai ant paciento smegenų paviršiaus, mokslininkai gali numatyti pirštų judesius, taip pat, kurį iš kelių garsų pacientas įsivaizduoja. Galiausiai mokslininkai tikisi panaudoti gautas išvadas kurdami intuityvius nervinius protezus, tokius kaip robotinė ranka, kuri judina pirštus su tiek mažai protinių pastangų, kiek reikia norint pajudinti tikrus, arba kompiuterio sąsają, kuri aptinka įsivaizduojamus žodžius. Norėdami įgyvendinti šią viziją, mokslininkai taip pat kuria mažesnę, lankstesnę technologiją, kurią būtų galima lengviau implantuoti ir užmegzti geresnį kontaktą su smegenimis. Išsami informacija apie naujausią smegenų ir kompiuterio sąsajos technologiją buvo pristatyta šią savaitę Neurologijos draugijos konferencijoje Vašingtone.
Stimuliuoja smegenis: Chirurgai naudoja elektrokortikografiją (ECoG), kurios metu ant smegenų paviršiaus uždedamas elektrodų lapas, kad būtų fiksuojamas elektrinis aktyvumas, kad būtų galima nustatyti epilepsija sergančių pacientų priepuolių kilmę. Čia parodyta smegenų rentgeno nuotrauka su perdanga, atskleidžiančia kiekvieno elektrodo vietą.
Tai galėtų sukurti pagrindą smegenų ir kompiuterio sąsajai, kuri būtų labai intuityvi, ir įrašymo platformai, kuri būtų labai tvirta, sakoma. Gervinas Šalkas , Wadsworth centro Olbanyje, NY, tyrinėtojas, vadovavęs vienam iš projektų.
Schalkas ir jo kolegos tyrė epilepsija sergančius pacientus, kuriems buvo atlikta procedūra, žinoma kaip elektrokortikografija (ECoG), kurios metu ant atviros žievės dalies uždedamas plokščias elektrodų rinkinys, kad būtų fiksuojamas elektrinis aktyvumas. Paprastai chirurgai naudoja šią informaciją norėdami tiksliai nustatyti priepuolių šaltinį ir nustatyti konkrečių smegenų funkcijų, kurių reikia vengti operacijos metu, vietą. Ši technika sukuria geresnę erdvinę skiriamąją gebą nei elektroencefalografija (EEG), neinvazinis metodas, registruojantis galvos odos veiklą. Dabar tiriamas ECoG naudojimas smegenų ir kompiuterio sąsajose. Didėja susidomėjimas EKoG signalų naudojimu, nes niekas neįsiskverbia į smegenis, o tai žmonėms patinka labiau nei prasiskverbti elektrodai. Marcas Schieberis , Ročesterio universiteto medicinos mokyklos gydytojas ir mokslininkas, kuris tyrime nedalyvavo.
Schalkas ir jo bendradarbiai penkiems pacientams užfiksavo elektrinį aktyvumą iš motorinės žievės ir Brokos srities, smegenų dalies, dalyvaujančios kalboje, kai jie tam tikrais būdais judino rankas ir pirštus ir vokalavo arba įsivaizduodavo konkrečius garsus. Tada mokslininkai naudojo specialiai sukurtus algoritmus, norėdami ieškoti neuroninės veiklos modelių, susijusių su tam tikru judesiu ar garsu. Galime pasakyti, kaip jie lenkia kiekvieną savo pirštą, sako Schalk. Be to, tyrėjai realiu laiku galėjo nustatyti, kurį iš dviejų garsų pacientas įsivaizdavo. Tokia informacija galėtų būti naudojama smegenų ir kompiuterio sąsajai valdyti, suteikiant gelbėjimosi ratą žmonėms, sergantiems sunkiu paralyžiumi, pvz., susijusiu su galutine stadija. amiotrofinė šoninė sklerozė , neurodegeneracinė liga arba uždarojo tipo sindromas, atsirandantis dėl specifinio insulto, dėl kurio pacientas negali judėti ar bendrauti.
Jei esate paralyžiuotas ir negalite kalbėti, bet jūsų žievė vis dar gerai, galimybė perduoti kelis žodžius, pvz., „taip“ arba „ne“, „maistas“ ir „vanduo“, gali būti labai naudinga, sako Schieber. Tačiau kyla klausimas, ar sugebėsime iš ECoG signalų iššifruoti visas žmogaus kalbos fonemas? Ar galite gauti pakankamai konkrečios informacijos, kad galėtumėte atskirti įvairius griebtuvus, pvz., gnybtą ir plaktuko laikymą?
Norėdami panaudoti informaciją protezui ar kompiuteriui valdyti, mokslininkai taip pat turės sugebėti išgauti atitinkamą informaciją realiu laiku. (Dabartiniame projekte analizė buvo atlikta po nervinio įrašymo.)
Schalkas ir kiti tiria ECoG kaip galimą alternatyvą elektrodams, implantuojamiems į smegenų audinį. Mokslininkai padarė sparčią pažangą naudodami pastarąjį kaip protezavimo prietaisų sąsają, neseniai įrodę, kad beždžionės gali maitintis robotine ranka, valdoma smegenų ir kompiuterio sąsaja, o paralyžiuoti pacientai gali perkelti žymeklį kompiuterio ekrane naudodami panašią įrangą. Kol kas neaišku, ar ECoG, registruojantis tarpląstelinį elektrinį aktyvumą ir taip apskaičiuojantis iš skirtingų ląstelių gaunamą informaciją, galės užtikrinti tokį patį tikslumą kaip ir implantuoti elektrodai, fiksuojantys pavienių ląstelių aktyvumą. Kalbant apie galūnių valdymą, manau, tai bus šiek tiek paprasta, sako Andrius Švarcas , Pitsburgo universiteto neuromokslininkas.
Tačiau ECoG turi keletą reikšmingų pranašumų. Naudojant implantuotus elektrodus, įrašytų signalų kokybė laikui bėgant blogėja, o standūs elektrodai kartais gali judėti suglebusiose smegenyse, todėl sistemą reikia iš naujo kalibruoti. ECoG prietaisai yra mažiau jautrūs judėjimui. Ir kadangi jie guli ant smegenų paviršiaus, jie gali būti mažiau jautrūs imuninei reakcijai, kuri, kaip manoma, pažeidžia implantuotus elektrodus. Paviršiaus elektrodai yra labiau tinkami ilgalaikiam naudojimui, sako Schalk.
Šiuo metu kuriami miniatiūriniai ECoG įrenginiai gali padaryti šią technologiją dar patrauklesnę. Taikydamas dabartinę procedūrą, chirurgas turi pašalinti didelę kaukolės gabalą, kad galėtų įdėti elektrodų masyvą. Bet Justinas Williamsas, Viskonsino-Madisono universiteto biologijos inžinierius kuria miniatiūrinį ECoG įrenginį, kurį būtų galima tiekti per nedidelę kaukolėje esančią skylutę, o tada išskleisti, kad padengtų didesnį žievės paviršiaus plotą. Pagaminta iš platininių laidų, įterptų į lankstų polimerą, vadinamą poliimidu, kuris dažnai naudojamas elektronikoje, elektrodų matrica yra lanksti ir prilimpa prie šlapių smegenų. Tai reiškia, kad jis juda smegenims judant ir užfiksuoja geresnį signalą. Jis veikia kaip Saran įvyniojimas ant Jell-O formos, sako Williamsas.