大脑植入物向仿生假肢到全身“外骨骼”发送信号
随着“心灵控制”仿生设备的发展,今天,“仿生设备”的发展又迈进了一步。 自然生物技术论文 描述了一个小型的,包含3电极的12cm长的支架如何有一天能帮助患有脊髓损伤的人们以思维的力量行走。
该设备被称为“ Stentrode”,被插入颈部的颈静脉并向上推动静脉,直到到达大脑的运动皮层,该皮层负责肌肉活动。
我曾经是39团队的成员,负责开发和测试该设备,我们现在正计划明年在维多利亚州进行临床试验。
我们如何做?
支架杆在运动皮层旁边的位置使它能够接收启动运动的神经信号。 它将这些信号沿12微导线发送到计算机接口。
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墨尔本大学。 来源
在这里,信号被转换成可以操纵任何东西的信息,从仿生假肢到全身外骨骼(一种变形型外部骨骼)。
这项工作建立在以前的研究的基础上,该研究在2002中发现 猴子可以移动电脑光标 以思想的力量。 这表明,仅凭思想就可以控制仿生肢体。
接下来,研究人员使用了电极装置,例如 犹他州电极阵列,并通过外科手术将它们植入头骨下方的人体皮层中。 这些设备产生了惊人的效果,包括 瘫痪病人的能力 操作与身体完全分离的远程仿生肢体,并喝一口咖啡。 这些设备仍由一家名为 大脑之门.
但是,插入这些设备需要进行大量的脑部手术,从而带来感染和免疫排斥的风险。 手术植入的电极阵列还会导致大脑发炎,并且在六个月到一年的时间内信号质量会下降。
伸展杆旨在克服这些问题。 通过位于大脑的脉管系统内部,支架血管被整合到血管壁中,从而使其免受大脑免疫细胞的侵害。 我们的临床前研究表明,随着时间的流逝,随着时间的流逝,大脑发出的信号表明,支架的拾起实际上会变得更加清洁和坚固。
下一步:植入患者
最早接受支架植入物的患者将是遭受脊柱损伤并最终患有四肢瘫痪的人。
在接受植入物之前,患者将接受功能性MRI扫描。 他们将被要求想象左右左右移动手臂,并想象将手朝计算机屏幕上的目标移动。
这将生成外科医生在进行支架植入术期间可以瞄准的运动皮层的虚拟图,以确保设备覆盖在运动皮层的适当区域上。
然后,患者自己的大脑将开始学习范例,这与学习演奏乐器或新的运动技能非常相似。 运动皮层中的神经元将响应患者的想法而激发,然后将其转换为光标,仿生肢体或外骨骼的运动。
最初,这些动作会变得生涩,不协调并产生错误的结果。 但是,通过反复试验的过程,大脑的神经塑性特性将使其能够改善神经活动,最终允许进行协调的活动,例如喝咖啡或借助外骨骼走路。
其他可能的用途
大脑高度分支的血管系统意味着覆膜支架可能会沉积在其他血管中,以治疗各种疾病。
例如,如果将其放置在引起癫痫发作的大脑区域中,它有可能预测癫痫发作。 在癫痫发作之前,大脑的神经活动以可预测的方式发生变化。 支架探杆可以接收这些有说服力的警告信号,提醒患者停止任何可能使他们或其他人处于危险之中的活动,例如开车或游泳。
支架电极也可以用作神经刺激装置。 目前帕金森氏病的治疗方法包括深脑刺激(DBS),以释放多巴胺,以实现平稳,协调的运动。 使用斯通罗德作为替代刺激器将减轻 风险 将刺激器植入大脑深处。
该设备还可以帮助患有运动神经元疾病(MND)的人失去运动,说话,进食和最终呼吸的能力。 在人们失去交流能力的阶段,可以使用支架杆为人们提供控制计算机的界面。 这可以给他们宝贵的月份或年份,使他们可以继续与亲人交流。
该支架电极的首次人体临床试验计划在2017进行。 只要我们看到预期的结果,我们希望该技术的商业版本将在2020的上半年推出。
同时,一个目标是增加更多的电极,以便更好地控制瘫痪的患者,使其不仅能够再次行走,而且还能获得良好的手指运动。 我们有一天能看到“瘫痪”的小提琴演奏家吗? 我们可以试试。
外壳
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