Onderzoekers laten zien hoe computers ooit het ruggenmerg kunnen omzeilen

Advertentie

Als ik je zou vertellen dat computers op een dag mensen die verlamd zijn weer kunnen laten lopen, zou je me dan geloven? Als het succes van Japanse onderzoekers vorige week een indicatie is, is het vermogen om het menselijk lichaam met een computer te besturen niet ver weg.

Op 14 augustus heeft Yukio Nishimura, universitair hoofddocent van het National Institute for Physiological Sciences (NIPS), een persbericht uitgegeven het onderzoeksteam heeft met succes een kunstmatige verbinding tussen de hersenen en de benen van een proefpersoon tot stand gebracht.

Volgens het persbericht benutte het team in wezen de signaal van de hersenen Uw hersenen en lichaam aansluiten - de toekomst van geïmplanteerde computersMet de huidige trend van technische innovatie en vooruitgang, is het nu een goed moment om de stand van de techniek op het gebied van computer-menselijke technologieën te verkennen. Lees verder voor armbeweging, zodat wanneer de patiënt zijn arm bewoog tijdens het lopen, de computerinterface werd gebruikt dat signaal om een ​​magnetische stimulator te besturen die het 'spinale bewegingscentrum' aandreef, waardoor het hele been mogelijk werd beweging.

Hoewel de geteste persoon 'neurologisch intact' was, werd hen gevraagd hun benen ontspannen te houden. Telkens wanneer de computeromleiding werd uitgeschakeld, bleven de benen van de proefpersonen stilstaan. Als de bypass was ingeschakeld, bewogen de benen in de tijd met de beweging van de armen van het onderwerp.

Het lichaam besturen met computers

Het doel van het project was om patiënten te helpen met loopstoornissen als gevolg van dwarslaesie. Dergelijke verwondingen kunnen resulteren in een gedeeltelijke of volledige onderbreking van de signalen tussen de hersenen en het 'spinale bewegingscentrum' dat de beenbeweging regelt.

Deze onderbreking kan een onnatuurlijke manier van lopen veroorzaken of het volledige onvermogen om de benen helemaal te beheersen.

Volgens de onderzoekers regelt het bewegingscentrum in de wervelkolom regelmatige bewegingen zoals lopen of zwemmen. Het doel van het onderzoek was om te proberen het bewegingscentrum niet-invasief te stimuleren met een magnetische stimulator, om beencontrole en loopsnelheid mogelijk te maken zonder de directe betrokkenheid van de hersenen.

Nishimura legde uit dat, hoewel de succesvolle bypass zou kunnen helpen bij het mogelijk maken van beweging waar anders lopen bijna onmogelijk was, er beperkingen zijn. Patiënten kunnen alleen robotachtige loopbewegingen en -snelheid regelen, maar niet draaien, naar de zijkant verschuiven of andere, meer complexe beenbewegingen.

We hopen dat deze technologie de functie van onderbroken paden zou compenseren door een opzettelijk gecodeerde code te verzenden commando aan het bewaarde spinale locomotorische centrum en herwinnen het op vrijwillige basis gecontroleerde lopen bij personen met dwarslaesie. De grote uitdaging is echter dat deze technologie hen niet helpt obstakels te ontwijken en houding te behouden. We werken zorgvuldig aan klinische toepassing in de nabije toekomst.

De locomotiefomleiding testen

Bij de test van de computerondersteunde ruggenmergomleiding werd het signaal naar de armen 'getikt' vanuit de hersenen, en vervolgens het bewegingscentrum in de wervelkolom inschakelen wanneer de "bypass" werd gedraaid Aan.

In het experiment bonden de onderzoekers een onderwerp vast aan het magnetische apparaat en vroegen het onderwerp om zijn benen volledig ontspannen te houden. Het onderwerp kreeg toen te horen dat hij met zijn armen moest zwaaien alsof hij liep. Onderzoekers schakelden vervolgens de bypass uit en merkten dat de benen van de proefpersonen niet bewogen. Vervolgens schakelden ze de bypass in en de benen van de proefpersonen begonnen in hetzelfde ritme te bewegen als de armbeweging.

In de video van de National Institutes of Natural Sciences kun je kijken als onderzoekers vervolgens liet hij het onderwerp op de grond zakken, waar hij naar voren begon te bewegen totdat hij uiteindelijk een voetbal sloeg bal.

Het ruggenmerg omzeilen

Dit soort onderzoek is al een tijdje gaande, met mijlpalen van successen onderweg. Zo hielpen onderzoekers van de University of Pittsburgh in 2011, zeven jaar nadat hij door een motorongeluk verlamd raakte De 30-jarige Tim Hemmes controleert de beweging van een robotarm met behulp van een elektrocorticografieraster (EcoG) dat op het oppervlak van Hemmes is geplaatst hersenen.

Dat succes, en anderen vinden het leuk in het veld, bewees dat hersensignalen Programmeer de binaurale slagen van je hersenen met gnauralElke muziekfan weet dat een goed deuntje je humeur kan veranderen, maar is het mogelijk dat geluiden je hersengolven daadwerkelijk veranderen? Gelovigen in binaurale beats denken van wel. Ze claimen deze geluiden wanneer ze worden beluisterd ... Lees verder kan worden onderschept en geïnterpreteerd externe apparaten bedienen Bedien uw Windows-pc met uw gezicht met eViaCam Lees verder .

In 2012 konden onderzoekers van de Northwestern University vergelijkbare 'hersenmachine'-technologie gebruiken om het ruggenmerg te omzeilen, net zoals de Japanse onderzoekers het vorige week bereikten. Lee E. Miller, hoogleraar neurowetenschappen aan de Northwestern University, legde het Noordwestelijke onderzoek als volgt uit:

We luisteren naar de natuurlijke elektrische signalen van de hersenen die de arm en hand vertellen hoe ze moeten bewegen en sturen die signalen rechtstreeks naar de spieren.

In hun experimenten registreerden noordwestelijke onderzoekers de hersen- en spiersignalen bij apen terwijl de apen een bal grepen en optilden. Onderzoekers ontwikkelden vervolgens een algoritme zodat ze hersensignalen konden decoderen en konden identificeren wanneer de proefpersoon diezelfde acties later wilde uitvoeren.

Onderzoekers gebruikten een lokaal verdovingsmiddel om de arm van de aap bij de elleboog te verlammen en gebruikten vervolgens een neuroprothese om controleer de handspieren wanneer het rechter "handbewegingspatroon" werd herkend door de hersenen van de aap metingen. Met de nieuwe configuratie - d.w.z. de computer die het ruggenmerg omzeilt - konden de apen de bal bijna net zo gemakkelijk vastgrijpen en optillen als wanneer de hand niet verlamd was.

Professor Miller voorspelde precies waar zijn onderzoek in de nabije toekomst toe zou leiden:

Deze verbinding van hersenen naar spieren kan op een dag worden gebruikt om patiënten te helpen die verlamd zijn door ruggenmergletsel, om activiteiten uit het dagelijks leven uit te voeren en meer onafhankelijkheid te bereiken.

De Japanse onderzoekers hebben dat vorige week bewezen en de weg geëffend voor het toekomstige gebruik van computers en computers hersengolf analyse De 8 beste binaural beats-apps voor AndroidHier zijn de beste binaural beats-apps voor Android. Deze tonen helpen je te focussen, te ontspannen, creatiever te worden en nog veel meer. Lees verder om fysieke problemen te overwinnen die verband houden met dwarslaesie.

Waar zie je de wetenschap van de interface tussen hersenen en machine? Zullen geïmplanteerde computers op een dag de verlamde weer een normaal leven laten leiden? Deel uw mening in de opmerkingen hieronder.

Afbeeldingscredits: Ruggengraat Via Shutterstock