การพัฒนาอุปกรณ์ไบโอนิคที่“ ควบคุมจิตใจได้” ได้ก้าวเข้ามาใกล้อีกขั้นในวันนี้ด้วยการตีพิมพ์ กระดาษธรรมชาติเทคโนโลยีชีวภาพ การอธิบายวิธีการใส่ขดลวด 3cm ที่มีขั้วอิเล็กโทรด 12 เล็ก ๆ วันหนึ่งสามารถช่วยคนที่มีอาการบาดเจ็บที่ไขสันหลังเพื่อเดินด้วยพลังแห่งความคิด

อุปกรณ์ที่เรียกว่า“ stentrode” นั้นถูกเสียบเข้าไปในเส้นเลือดคอที่คอแล้วดันหลอดเลือดดำขึ้นจนกระทั่งมันไปถึงเยื่อหุ้มสมองของสมองซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับกล้ามเนื้อ

ฉันเป็นส่วนหนึ่งของทีมพัฒนาและทดสอบอุปกรณ์ของ 39 และตอนนี้เรากำลังวางแผนการทดลองทางคลินิกในรัฐวิกตอเรียในปีหน้า

มันทำงานอย่างไร?

ตำแหน่งของ stentrode ข้างยนต์นอกทำให้สามารถรับสัญญาณประสาทที่เริ่มต้นการเคลื่อนไหว มันส่งสัญญาณเหล่านั้นลงใน microleads 12 ลงในอินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์

มหาวิทยาลัยเมลเบิร์น แหล่ง

ที่นี่สัญญาณจะถูกแปลเป็นข้อมูลที่สามารถจัดการอะไรก็ได้จากขาเทียมไบโอนิคไปจนถึงโครงกระดูกภายนอกแบบเต็มตัวโครงกระดูกภายนอกชนิดหม้อแปลง

งานนี้สร้างขึ้นจากการวิจัยก่อนหน้าซึ่งพบใน 2002 ลิงสามารถย้ายเคอร์เซอร์คอมพิวเตอร์ ด้วยพลังแห่งความคิด นี่แสดงให้เห็นว่ามันเป็นไปได้ในทางทฤษฎีที่จะควบคุมแขนไบโอนิคโดยใช้ความคิดเพียงอย่างเดียว

ถัดไปนักวิจัยใช้อุปกรณ์อิเล็กโทรดเช่น อาร์เรย์อิทาห์อิเล็กโทรดและทำการผ่าตัดฝังมันไว้ใต้กะโหลกศีรษะเข้าไปในเยื่อหุ้มสมองในมนุษย์ อุปกรณ์เหล่านี้ให้ผลลัพธ์ที่น่าอัศจรรย์รวมถึง ความสามารถในการเป็นอัมพาตของผู้ป่วย ใช้แขนไบโอนิคระยะไกลแยกออกจากร่างกายอย่างสมบูรณ์และจิบกาแฟ อุปกรณ์เหล่านี้ยังคงได้รับการพัฒนาโดย บริษัท ที่เรียกว่า BrainGate.

อย่างไรก็ตามการแทรกอุปกรณ์เหล่านี้จำเป็นต้องมีการผ่าตัดสมองที่สำคัญที่มีความเสี่ยงของการติดเชื้อและการปฏิเสธภูมิคุ้มกัน อาเรย์อิเล็กโทรดที่ได้รับการผ่าตัดอาจทำให้สมองอักเสบและทำให้คุณภาพสัญญาณลดลงในช่วงหกเดือนถึงหนึ่งปี

stentrode มีจุดมุ่งหมายเพื่อเอาชนะปัญหาเหล่านี้ เมื่อนั่งอยู่ภายในหลอดเลือดของสมอง stentrode จะถูกรวมเข้าไปในผนังหลอดเลือดป้องกันจากเซลล์ภูมิคุ้มกันในสมอง การศึกษาพรีคลินิกของเราแสดงให้เห็นว่าสมองส่งสัญญาณการรับ stentrode นั้นจะสะอาดและแข็งแรงขึ้นตามกาลเวลาเนื่องจากการรวมตัวกันของหลอดเลือดนี้เกิดขึ้น

ขั้นตอนต่อไป: ปลูกฝังผู้ป่วย

ผู้ป่วยรายแรกที่ได้รับการปลูกถ่าย stentrode จะเป็นคนที่ได้รับบาดเจ็บที่กระดูกสันหลังและจบลงด้วยอาการอัมพาต

ก่อนที่จะได้รับการสอดใส่ผู้ป่วยจะได้รับการสแกน MRI เพื่อการทำงาน พวกเขาจะถูกขอให้จินตนาการถึงการขยับแขนซ้ายและขวาขึ้นและลงและนึกภาพการขยับมือไปยังเป้าหมายบนหน้าจอคอมพิวเตอร์

สิ่งนี้จะสร้างแผนที่เสมือนจริงของคอร์เทกซ์ยนต์ที่ศัลยแพทย์สามารถเล็งไปได้ในระหว่างการผ่าตัดฝังสเตนโรดเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์นั้นอยู่ในบริเวณที่เหมาะสมของคอร์เทกซ์นอก

จากนั้นสมองของผู้ป่วยจะเริ่มกระบวนทัศน์การเรียนรู้คล้ายกับการเรียนรู้การเล่นเครื่องดนตรีหรือทักษะยนต์ใหม่ เซลล์ประสาทในคอร์เทกซ์จะยิงเพื่อตอบสนองต่อความคิดของผู้ป่วยซึ่งจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนไหวของเคอร์เซอร์แขนไบโอนิคหรือโครงกระดูกภายนอก

ในขั้นต้นการเคลื่อนไหวเหล่านั้นจะกระตุกกระตุกไม่พร้อมเพรียงและสร้างผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้อง แต่ผ่านกระบวนการทดลองและข้อผิดพลาดคุณสมบัติทางระบบประสาทของสมองจะช่วยให้มันปรับแต่งกิจกรรมของระบบประสาทในที่สุดก็อนุญาตให้มีการประสานงานกิจกรรมต่าง ๆ เช่นการดื่มกาแฟหรือเดินด้วยความช่วยเหลือของรพ

การใช้งานอื่น ๆ ที่เป็นไปได้

ระบบหลอดเลือดของสมองแตกแขนงอย่างมากหมายความว่า stentrode อาจถูกนำไปฝากไว้ในภาชนะอื่นเพื่อรักษาความเจ็บป่วยที่หลากหลาย

มันมีศักยภาพในการทำนายอาการชักจากโรคลมชักเช่นหากวางไว้ในบริเวณสมองที่ก่อให้เกิดอาการชัก กิจกรรมของระบบประสาทของสมองจะเปลี่ยนแปลงไปตามวิธีที่คาดการณ์ได้ก่อนที่จะมีอาการชัก stentrode สามารถรับสัญญาณเตือนเรื่องเล่าเหล่านี้ได้แจ้งเตือนผู้ป่วยให้หยุดกิจกรรมใด ๆ ที่อาจทำให้พวกเขาหรือผู้อื่นตกอยู่ในอันตรายเช่นการขับรถหรือว่ายน้ำ

Stentrode ยังสามารถใช้เป็นอุปกรณ์ neurostimulation การรักษาในปัจจุบันสำหรับโรคพาร์กินสันนั้นรวมถึงการกระตุ้นสมองส่วนลึก (DBS) เพื่อปลดปล่อยโดปามีนที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนไหวที่ราบรื่นและประสานงานกัน การใช้ stentrode เป็นตัวกระตุ้นทางเลือกจะช่วยบรรเทา ความเสี่ยง การปลูกฝังสิ่งกระตุ้นลึกเข้าไปในสมอง

อุปกรณ์นี้ยังสามารถช่วยเหลือผู้ที่มีโรคประสาทยนต์ (MND) ที่ถูกปล้นความสามารถในการเคลื่อนไหวพูดคุยกินและหายใจในที่สุด ในขั้นตอนที่ผู้คนขาดความสามารถในการสื่อสาร stentrode สามารถใช้เป็นส่วนต่อประสานให้ผู้ใช้ควบคุมคอมพิวเตอร์ สิ่งนี้สามารถให้พวกเขามีค่าเดือนหรือปีที่พวกเขาสามารถสื่อสารกับคนที่รัก

การทดลองทางคลินิกในมนุษย์ครั้งแรกของ stentrode นั้นกำหนดไว้สำหรับ 2017 หากเราเห็นผลลัพธ์ที่คาดหวังเราหวังว่าจะมีเทคโนโลยีรุ่นที่วางจำหน่ายทั่วไปในช่วงครึ่งแรกของ 2020

ในขณะเดียวกันหนึ่งเป้าหมายคือการเพิ่มขั้วไฟฟ้ามากขึ้นช่วยให้การควบคุมที่ดีขึ้นสำหรับผู้ป่วยที่เป็นอัมพาตไม่เพียง แต่เดินอีกครั้ง แต่ได้รับการเคลื่อนไหวนิ้วมือที่ดี สักวันหนึ่งเราจะได้เห็นไวโอลินอัจฉริยะ“ เป็นอัมพาต” ไหม? เราสามารถลอง.