Förlamad man använder rörelsens avsikt att styra robotarm


Förlamad man använder rörelsens avsikt att styra robotarm

En 34-årig man lämnade förlamad efter att ha lärt sig en kulsår har blivit den första personen som har en neuroprostetisk enhet implanterad i hjärnregionen ansvarig för rörelsens avsikt, så att han kan styra en robotarm med sitt sinne.

Tack vare den neuroprosthetiska enheten kan Sorta styra en robotarm med bara sina tankar.

Bildkrediter: Spencer Kellis, Caltech

Erik Sorto, en far till två från Kalifornien, uthärdade ett skottlind vid 21 års ålder, avbröt ryggmärgen och lämnade honom oförmögen att röra sina armar och ben. Tack vare den nya enheten kan Sorto nu skaka hand, hämta en dryck och till och med spela "rock, papper, sax".

"Jag blev förvånad över hur lätt det var [att kontrollera robotarmmen], säger Sorto." Jag kommer ihåg bara att ha denna out-of-body-upplevelse, och jag ville bara springa runt och hög fem alla."

Succesen för den neuroprosthetiska enheten är resultatet av ett gemensamt projekt som involverar forskare från California Institute of Technology (Caltech), Keck Medicine vid University of Southern California (USC) och Rancho Los Amigos National Rehabilitation Center i Downey, CA.

I tidningen Vetenskap , Huvudforskare Richard Anderson, James G. Boswell professor i neurovetenskap på Caltech, och kollegor förklara hur de implanterade enheten och hur den fungerar.

Tidigare har forskning kring neuroprostetik fokuserat på implanteringsanordningar i motorcortexen - området av hjärnan som styr rörelsen. Även om detta har gjort det möjligt för patienter att ha viss kontroll över robotlimmer, har resultaten varit inkonsekventa, med rörelse som ofta är kraftigt försenad eller skakig.

För detta projekt fokuserade laget på den bakre parietala cortexen (PPC) - hjärnregionen som styr rörelsens avsikt snarare än själva rörelsen.

PPC-aktivitet inspelad av små elektrodarrayer och avkodad för att styra robotarm

Kirurger från Keck Medicine av USC implanterade två små elektrodskivor - 4 mm x 4 mm i storlek - i Sortas PPC. En elektrodmatris kontrollerar räckvidd, medan de andra kontrollerna griper. Varje grupp består av 96 aktiva elektroder som noterar aktiviteten hos varje nervcell i PPC.

En kabel ansluter elektroduppsättningarna till ett datorsystem som läser nervcellsaktiviteten i PPC, avkodar den för att bestämma hjärnans avsikt att förflytta och styrapparater den är ansluten till - i detta fall en robotarm och en datormarkör.

Operationen - genomförd den 17 april 2013 - var ett komplicerat förfarande och tog 5 timmar att slutföra, enligt laget.

"Dessa arrays är mycket små, så deras placering måste vara utomordentligt exakt och det tog en enorm planering - att arbeta med Caltech-laget för att se till att vi lyckades", säger neurosurgeon Charles Liu, professor i neurologisk kirurgi och neurologi och Biomedicinsk teknik vid USC.

"Eftersom det var första gången som någon hade implanterat denna del av den mänskliga hjärnan var allting om operationen annorlunda: platsen, positioneringen och hur du hanterar hårdvaran," tillägger han. "Tänk på vad vi kan Att göra - förmågan att spela in hjärnans signaler och avkoda dem för att så småningom flytta robotarmen - är kritiskt beroende av funktionaliteten hos dessa arrays, vilket bestäms i stor utsträckning vid operationens gång."

Sorta och forskargruppen talar mer om förfarandet i videon nedan:

Studien erbjuder hopp för patienter med förlamning

Sorto startade rehabilitering på Rancho Los Amigos nationella rehabiliteringscentrum 16 dagar efter förfarandet.

Även om han kunde använda sina tankar för att omedelbart flytta robotarmen tog det veckor av sinnesutbildning för att fördröja armrörelserna. Nu kan Sorta utföra ett antal uppgifter med armen, till exempel att ta upp en dryck.

"Han har kunnat göra olika saker", berättade Andersen Washington Post . "Han kan spela videospel och göra stenpapper saxar, han kan ta tag i föremål. Och självklart hade han ett personligt mål, vilket är att kontrollera hur snabbt han dricker en öl, så vi genomförde det först."

Enligt Christopher & Dana Reeve Foundation lever cirka 6 miljoner människor i USA med någon form av förlamning - motsvarande nästan 1 i 50 amerikaner.

Succesen för den neuroprostetiska enheten hittills har upphetsat neurologiska forskare, vilket utgör ett annat steg mot att hjälpa patienter med full eller delvis förlamning.

Studieutredare Christine Heck, docent i neurologi och medordförande i Neurorestoration Center vid USC, säger:

Vi är på en punkt i mänsklig forskning där vi gör stora framsteg när det gäller att övervinna en stor neurologisk sjukdom.

Dessa mycket viktiga tidiga kliniska prövningar kan ge hopp för patienter med alla slags neurologiska problem som involverar förlamning, såsom stroke, hjärnskada, ALS och till och med multipel skleros."

Projektet pågår, och Sorto förbinder sig till ett annat studieår. "Denna studie har varit väldigt meningsfull för mig, säger han." Så mycket som projektet behövde mig behövde jag projektet. Det ger mig mycket nöje att vara delaktig Av lösningen för att förbättra förlamade patienters liv ".

National Institute of Health, Boswell Foundation, försvarsdepartementet och USC Neurorestoration Center finansierade studien.

I december 2014, Medical-Diag.com Rapporterade på en studie publicerad i Journal of Neural Engineering , I vilken forskare avslöjade hur en 52-årig quadriplegic kvinna kunde styra en robotarm med hennes sinne.

Den studien utförde liknande tekniker som de som användes i den senaste forskningen, även om elektroduppsättningarna implanterades i patientens vänstra motorcortex snarare än PPC.

Secret Space Program Richard Dolan (Video Medicinsk Och Professionell 2019).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik