Wie das Gehirn Implantate können gelähmten Menschen helfen

Selbst eine so einfache Bewegung wie eine Tasse Tee heben, benötigt Ihr Körper eine Menge Action. Die Muskeln der Hände arbeiten müssen, um es in die Tasse zu bewegen. Die Muskeln der Handfläche sollten offen sein, so dass man den Becher greifen kann, und seine Finger dann um schließt sie zurück zu halten. Dann muß die Schultermuskulatur die Hand halten, so dass es wegen des zusätzlichen Gewichts des Bechers wankt nicht. Alle diese Muskeln haben genau zu arbeiten und in einer koordinierten Art und Weise, während Sie denken, Sie haben Tee selbst nur gebraut.

Wie kann ich gelähmte Muskeln bekommen?

Deshalb ist die gelähmte Extremität machen wieder zu bewegen, so hart. Die meisten gelähmten Muskeln kann noch arbeiten, aber ihre Verbindung zum Gehirn verloren gegangen ist, so dass sie nicht bekommen Handlungsanweisungen. Leider haben die Ärzte noch nicht gelernt, Rückenmarksverletzungen wieder herzustellen, aber es gibt eine Lösung. Wir können es umgehen und künstlich Anweisungen zu den Muskeln zu geben. Durch die Entwicklung von Technologie für das Lesen und die Interpretation der Gehirnaktivität, diese Anweisungen kann man direkt aus dem Kopf des Patienten.

Wir können die gelähmten Muskeln machen durch die Stimulierung ihre Elektroden in ihnen oder um die Nerven angeordnet zu arbeiten, die sie liefern. Diese Technologie ist bekannt als „funktionelle elektrische Stimulation.“ Es kann nicht nur gelähmten Menschen verwendet werden, um sich zu bewegen, sondern auch die Blasenfunktion wiederherzustellen, wirksame Husten zu stimulieren, sowie zur Schmerzlinderung. Diese Technologie kann einen großen Unterschied für das Leben von Menschen mit Rückenmarksverletzungen machen.

Eine Studie von Forschern

Dimitar Blanc und ihre Kollegen arbeiten an, wie diese Technologie kombinieren mit einem komplexen Satz von Befehlen benötigten einhändigen zu bedienen. Wenn Sie möchten, eine Tasse Tee holen, die notwendig ist, um die Muskeln zu stimulieren, wann und wie viel? Diese Anweisungen sind sehr komplex, und zwar nicht nur wegen der großen Anzahl von Muskeln, die hier involviert sind. Sobald Sie Tee trinken, haben die Anweisungen geändert, weil das Gewicht des Bechers abnehmen wird. Um etwas anderes, zum Beispiel zu tun, kratzen die Nase, werden Anweisungen ganz anders sein.

Anstatt einfach verschiedene Anweisungen an den gelähmten Muskeln zu testen, in der Hoffnung, diejenigen zu finden, die funktionieren, verwendeten die Forscher Computermodelle des Muskel-Skelett-Systems, um sie zu berechnen. Diese Modelle sind die mathematische Beschreibung, wie die Muskeln, Knochen und Gelenke bei Bewegungen arbeiten. In der Simulation ist es möglich, die Muskeln stärker oder schwächer, gelähmt oder außen angeregt zu machen. Daher ist es möglich, schnell und sicher verschiedene Pulsmuster zu testen, um zu sehen, welche sind erfolgreicher.

Modellierung von Muskeln

Um die Technologie zu testen, implantierten Wissenschaftler 24 Elektroden in den Muskeln und Nerven der Studienteilnehmer. Sie verwendeten eine Simulation zu entscheiden, wo die Elektroden zu platzieren, weil die gelähmten Muskeln mehr als die Elektroden in modernen Systemen der funktionellen Elektrostimulation.

Wenn Sie die Wahl hätten, was stimuliert die Muskeln besser: Subscapularis oder periostale? Wenn es notwendig ist, den N. axillaris zu stimulieren, in dem Sie die Elektrode platziert werden soll? Um diese schwierigen Fragen zu beantworten, die Forscher eine Simulation mit unterschiedlichen Sätzen von Elektroden, und wählen Sie das ein, dass ein Computermodell erlaubt die effektivste Bewegung zu machen.

Derzeit ist das Team an einem Arm arbeitet, die Muskelgruppe stabilisiert ist, wobei die rotierende Hülse. Wenn die Anweisungen, die Sie um es zu bekommen, kann die falsche Hand aus der Schulter springen. Deshalb Computersimulationen in dieser Studie unverzichtbar sind. Setzen diese Experimente Teilnehmer würde niemand gewagt haben.

neue Herausforderungen

Wissen, wie gelähmten Muskeln zu aktivieren, nützlich Verkehr zu erzeugen – das ist nur die Hälfte des Problems. Die Wissenschaftler müssen auch zu welcher Zeit, entscheiden, um die Muskeln zu aktivieren, zum Beispiel, wenn der Benutzer ein Objekt abholen will. Eine der Optionen – ist die Übermittlung dieser Informationen direkt aus dem Gehirn. Vor kurzem haben Forscher aus den USA verwendet, um das Implantat im Gehirn einer gelähmten Person auf einzelne Zellen zu hören. Da die verschiedenen Bewegungen mit verschiedenen Formen der Hirnaktivität verbunden ist, kann der Teilnehmer wählt eine von sechs vorprogrammierte Bewegungen, die dann durch die Stimulierung der Muskeln der Hand erzeugt wurden.

Gehirn Lesung

Während dies ein wichtiger Schritt vorwärts auf dem Gebiet der neuronalen Prothesen ist, bleiben viele Probleme ungelöst. Idealerweise sollte das Gehirn-Implantate seit vielen Jahrzehnten arbeitet. Aber im Moment ist es schwierig, auch die Signale aufzuzeichnen, die innerhalb weniger Wochen benötigt werden, so dass diese Systeme müssen regelmäßig kalibriert werden. Mit dem neuen Design von Implantaten oder anderen Gehirnsignalen kann die Langzeitstabilität verbessern.

Darüber hinaus hören Implantate nur einen kleinen Bruchteil der Millionen von Zellen, die unsere Gliedmaßen zu steuern, so dass der Bereich der Bewegung recht begrenzt sein kann. Allerdings sind die Steuerung der Hirnroboter Gliedmaßen mit einem gewissen Grad an Freiheit noch aus und die Möglichkeiten dieser Technologie entwickelt sich rasant.

Technologie der Zukunft

Schließlich glatte, mühelose Bewegung, die wir als etwas selbstverständlich wahrnehmen, wird von einem reichen sensorischen Feedback-System geführt, die das Gehirn sagt, wo unsere Hände, und wenn unsere Finger die Objekte berühren. Diese Signale können nach der Verletzung verloren, so die Forscher arbeiten auch an Gehirn-Implantate, die Empfindung und Bewegung wiederherstellen.

Einige Wissenschaftler glauben, dass die Gehirn Lesetechnologie kann Menschen effektiver betreibbar hilft mit Computern, Mobiltelefonen zu interagieren und sogar direkt aus dem Gehirn von anderen Menschen. Doch jetzt bleibt es in dem Bereich der Science-Fiction, während das Gehirn Kontrollen für medizinische Anwendungen werden schnell eine klinische Realität.