Como os implantes cerebrais pode axudar persoas paralizadas

Mesmo un movemento tan sinxelo como levantar unha cunca de té, o seu corpo precisa de moita acción. Os músculos das mans deben traballar para mover para a copa. Os músculos da palma da man debe estar aberta, de modo que pode coller o vaso, e despois pechar os dedos en torno a seguro-la de volta. A continuación, os músculos do ombreiro debe suxeitar a man para que non vacilar por mor do peso extra do vaso. Todos estes músculos teñen que funcionar con precisión e de forma coordinada, mentres pensa que acabou fabricado té en si.

¿Como obter músculos paralizados?

É por iso que para facer o membro paralizado mover de novo tan difícil. A maioría dos músculos paralizados aínda pode traballar, pero a súa conexión co cerebro foi perdido, polo que non reciben instrucións para a acción. Desafortunadamente, os médicos aínda non aprendeu a restaurar a lesión da medula espiñal, pero non é unha solución. Podemos contorná-la e dar instrucións aos músculos artificialmente. A través do desenvolvemento de tecnoloxía para a lectura e interpretación de actividade cerebral, estas instrucións se pode chegar directamente da cabeza do paciente.

Podemos facer os músculos paralizados ao traballo, estimulando os seus electrodos dispostos dentro deles ou ao redor dos nervios que os proporcionan. Esta tecnoloxía é coñecida como "estimulación eléctrica funcional." Pode ser usado non só para axudar persoas paralizadas a moverse, pero tamén para restaurar a función da vexiga, para estimular a tose eficaz, así como para o alivio da dor. Esta tecnoloxía pode facer unha gran diferenza para as vidas das persoas con lesión medular.

Un estudo realizado por investigadores

Dimitar Blanc e os seus compañeiros están a traballar en como combinar esa tecnoloxía con un conxunto complexo de instrucións necesarias para operar cunha soa man. Se quere incorporarse unha cunca de té, que é necesario para estimular os músculos, cando e como? Estas instrucións son moi complexas, e non só por mor do gran número de músculos que están implicados aquí. Así que beber o té, as instrucións cambiaron, xa que o peso do vaso pode diminuír. Co fin de facer outra cousa, por exemplo, rascar o nariz, instrucións será completamente diferente.

En vez de simplemente examinando varias instrucións aos músculos paralizados, coa esperanza de atopar os que traballan, os investigadores usaron modelos de ordenador do sistema músculo-esquelético para calculalo eles. Estes modelos son a descrición matemática de como os músculos, ósos e articulacións operar durante os movementos. Na simulación, é posible facer os músculos máis fortes ou máis débiles, paralizado ou estimulada fóra. Por iso, é posible probar de xeito rápido e con seguridade diferentes patróns de pulso para ver cales son máis exitosos.

modelaxe dos músculos

Para probar a tecnoloxía, os científicos implantaron 24 electrodos nos músculos e nervios dos participantes do estudo. Utilizaban unha simulación para decidir onde poñer os electrodos, porque os músculos paralizados máis que os eléctrodos en modernos sistemas de estimulación eléctrica funcional.

Se tivese unha opción, que mellor estimular os músculos: subescapular ou periosteal? Se é necesario para estimular o nervio axilar, onde quere poñer o eléctrodo? Para responder a estas preguntas difíciles, os investigadores utilizaron unha simulación con diferentes conxuntos de electrodos, e elixir o que permitiu un modelo de ordenador para facer o movemento máis eficaz.

Actualmente o equipo está a traballar sobre un brazo que se estabiliza grupo muscular, de dita virola en rotación. As instrucións que chegar a el, a man incorrecto pode ir para fóra do ombreiro. É por iso que as simulacións de computador son indispensables neste estudo. Para poñer eses participantes experimentos ninguén tería ousado.

novos retos

Saber como activar os músculos paralizados para que o tráfico útil - esta é só a metade do problema. Os científicos tamén que decidir en que momento para activar os músculos, por exemplo, cando o usuario quere incorporarse un obxecto. Unha entre - é a transmisión desta información directamente do cerebro. Recentemente, investigadores de EEUU utilizou o implante para escoitar células individuais no cerebro dunha persoa paralizada. Xa que os distintos movementos asociados a varias formas de actividade do cerebro, o participante pode escoller un dos seis movementos pre-programado, que foron logo xeradas por estimulación dos músculos da man.

lectura cerebro

Mentres este é un paso excitante para adiante no campo das próteses neurais, moitos problemas seguen por resolver. Ideal, os implantes cerebrais deben traballar durante moitas décadas. Pero no momento en que é difícil de gravar ata os sinais que son necesarios dentro dalgunhas semanas, de xeito que estes sistemas deben ser calibrados regularmente. Usando os novos modelos de implantes ou sinais cerebrais diferentes pode mellorar a estabilidade a longo prazo.

Ademais, os implantes de escoitar só unha pequena fracción dos millóns de células que controlan os nosos membros, así a amplitude de movemento pode ser moi limitado. Con todo, o control dos membros robóticos cerebrais cun certo grao de liberdade non foi feita e as posibilidades desta tecnoloxía están a desenvolver rapidamente.

tecnoloxía do futuro

Por último, o movemento suave, sen esforzo que entendemos como algo dado como certo, son guiados por un sistema de feedback sensorial rica que di ao cerebro, onde as nosas mans, e cando os nosos dedos tocan os obxectos. Estes sinais poden ser perdidos tras a lesión, polo que os investigadores tamén están a traballar en implantes cerebrais que poden dar a sensación e movemento.

Algúns científicos cren que a tecnoloxía de lectura do cerebro pode axudar a xente de forma máis eficaz operável para interactuar con ordenadores, teléfonos móbiles e ata directamente dos cerebros de outras persoas. Con todo, agora permanece no reino de ficción científica, mentres que os controis do cerebro para aplicacións médicas está rapidamente se facendo unha realidade clínica.