211service.com
Hjernechip hjælper Quadriplegics med at bevæge robotarme med deres tanker
En lammet patient udstyret med en implanteret hjernechip har været i stand til at bruge en robotarm til at række ud efter og samle en flaske kaffe op, bringe den tæt nok på ansigtet, så hun kunne drikke af et sugerør, og derefter sætte flasken på igen. bordet.
Den quadriplegiske patient var udstyret med et elektronisk hjerneimplantat, der kan drive en robotarm til at nå og gribe genstande ( se video ). En undersøgelse offentliggjort i dag i tidsskriftet Natur viser, at mennesker med hjernechips kan bruge enhederne til at udføre komplekse tredimensionelle opgaver, der kunne være nyttige i dagligdagen. Ydermere kan de implanterede elektroder optage neuronale signaler i så længe som fem år - længere end man havde mistænkt. I tidligere undersøgelser har patienter, der bruger hjerneimplantater, været i stand til at flytte en markør på en skærm, men ikke udføre komplicerede bevægelser med objekter i den virkelige verden.
Resultaterne er de seneste meddelelser fra et hold ledet af John Donoghue, neuroforsker ved Brown University. Donoghue og samarbejdspartnere havde rapporteret i 2006, at patienter, der var lammet af rygmarvsskader, kunne bruge hjerne-maskine-grænseflader til at drive markørens bevægelser på en skærm og lave simple åbne-og-luk-bevægelser med en robothånd. Nu har forskerne vist, at en hjerne-maskine-grænseflade kan styre mere komplicerede opgaver. Ikke alene kan folk styre en computermarkør, de kan styre virkelig komplekse enheder som en robotarm, der kan udføre de funktioner, som vores egen arm kan udføre, siger Donoghue.
Hjerneimplantatet er et lille array, der er fire millimeter på hver side (ca. størrelsen af en baby-aspirin, siger Donoghue) med 96 hårlignende elektroder, der strækker sig fra den ene side. Enheden sidder på hjernens overflade, og elektroderne trænger en millimeter ind i det armkontrollerende område af den motoriske cortex. Implantatet registrerer impulserne fra snesevis af neuroner. En patients hensigt om at bevæge sig genererer disse impulser, som derefter overføres til en computer, der oversætter mønstrene for elektrisk aktivitet til kommandoer, der kan styre en robotarm.
Det, der er slående for mig ved denne undersøgelse, er, at den for første gang på menneskelige patienter godt viser, at man kan bruge disse signaler til at styre en robot af betydning for daglige aktiviteter for en patient, siger Andrew Jackson, en neuroforsker ved Newcastle University. Forskerne siger, at algoritmiske forbedringer i at opfange aktivitetsmønstre i hjernen og fortolke disse mønstre var nøglen til fremskridtet.
Målet med det kliniske pilotforsøg er at udvikle teknologier, der kan genoprette evnen til at kommunikere og bevæge sig og give uafhængighed til mennesker med neurologisk sygdom eller skade. Indtil videre er syv patienter tilmeldt forsøget. De to deltagere i dette seneste værk led begge af hjernestammeslag, der gjorde dem ude af stand til at tale eller bevæge deres lemmer. På tidspunktet for undersøgelsen havde en patient implantatet i fem måneder, den anden i mere end fem år.
Implantaternes levetid viser, at enheden kan opfange brugbare signaler fra hjernen i årevis, hvilket er et problem i området. Når du putter noget ind i hjernen, er der en reaktion på tilstedeværelsen af den enhed, siger Donoghue. Celler beskadiges eller forskydes af elektroderne, og hjernen kan danne arvæv omkring dem. Men det ser ikke ud til, at hjernens reaktion er en barriere for optagelse, siger Donoghue.
Alligevel forværredes signalet med tiden. Selvom de optager signaler fem år efter, at arrayet blev sat ind, er signalerne ikke så stabile fra dag til dag, siger Jackson. Han påpeger, at det geléagtige væv i hjernen bevæger sig inde i vores kranium, og et stift, fast implantat kan tvinge hjernen til at deformere sig omkring det. Hvis signalerne ændrer sig fra dag til dag, ville [en patient] så være nødt til at omkalibrere systemet dag til dag?
Indtil videre skal implantatet sættes i et eksternt setup, men Brown-forskerne og forskerne på Blackrock Microsystems i Utah (som fremstiller implantaterne) arbejder man på trådløse versioner, som bliver testet på dyr. Donoghue håber, at implantaterne i sidste ende kan drive elektrisk stimulering af en patients egne muskler og omgå behovet for robotarme. Sådanne eksperimenter har vist lovende i ikke-menneskelige primater (se f.eks nyere undersøgelse fra Northwestern University ).