كيف يزرع الدماغ قد يساعد الناس بالشلل

حتى مثل حركة بسيطة مثل رفع كوب من الشاي، وجسمك يحتاج إلى الكثير من العمل. عضلات اليدين يجب أن تعمل لنقلها إلى الكأس. يجب أن تكون عضلات راحة يدك مفتوحة، بحيث يمكنك فهم الكأس، ثم قم بإغلاق أصابعه حول عقد ظهرها. ثم، يجب على عضلات الكتف تمسك باليد لذلك لا تتردد بسبب الوزن الزائد من الكأس. لديهم كل هذه العضلات للعمل بدقة وبطريقة منسقة، في حين كنت تعتقد أنك قد يخمر فقط الشاي نفسه.

كيف يمكنني الحصول على العضلات المشلولة؟

هذا هو السبب لجعل الطرف المشلول للتحرك مرة أخرى من الصعب جدا. معظم العضلات المشلولة لا تزال تعمل، ولكن تم فقدان الاتصال بها إلى الدماغ، وذلك أنهم لا يحصلون على تعليمات للعمل. للأسف، لقد الأطباء لم يتعلموا بعد لاستعادة إصابة الحبل الشوكي، ولكن هناك حل. يمكننا الحصول على من حوله، وإعطاء تعليمات إلى العضلات بشكل مصطنع. من خلال تطوير التكنولوجيا للقراءة وتفسير نشاط الدماغ، هذه التعليمات يمكن لأحد أن يأتي مباشرة من رأس المريض.

يمكننا أن نجعل من العضلات المشلولة للعمل من خلال تحفيز الأقطاب الكهربائية على التخلص داخلها أو حول الأعصاب التي تغذي لهم. هذه التقنية المعروفة باسم "التحفيز الكهربائي الوظيفي". ويمكن استخدامه ليس فقط لمساعدة الناس بالشلل للتحرك، ولكن أيضا لاستعادة وظيفة المثانة، لتحفيز السعال فعالة، وكذلك لتخفيف الألم. هذه التكنولوجيا يمكن أن تحدث فرقا كبيرا في حياة الأشخاص الذين يعانون من إصابات في النخاع الشوكي.

وأظهرت دراسة أجراها الباحثون

ديميتار بلان وزملاؤها تعمل على كيفية الجمع بين هذه التكنولوجيا مع مجموعة معقدة من التعليمات اللازمة لتشغيل بيد واحدة. إذا كنت تريد أن تلتقط كوب من الشاي، وهو أمر ضروري لتحفيز العضلات ومتى وإلى أي مدى؟ هذه التعليمات هي معقدة للغاية، وليس فقط بسبب وجود عدد كبير من العضلات التي تشارك هنا. بمجرد شرب الشاي، تغيرت التعليمات، لأن وزن الكأس سوف تنخفض. من أجل أن تفعل شيئا آخر، على سبيل المثال، الصفر أنفك، والتعليمات سيكون مختلفا تماما.

بدلا من مجرد اختبار تعليمات مختلفة لعضلات بالشلل، على أمل العثور على تلك التي تعمل، استخدم الباحثون نماذج حاسوبية في الجهاز العضلي الهيكلي لحساب لهم. هذه النماذج هي الوصف الرياضي للكيفية التي تعمل على العضلات والعظام والمفاصل أثناء الحركات. في المحاكاة، وأنه من الممكن أن تجعل عضلات أقوى أو أضعف، مشلولة أو حفز خارج. ولذلك فمن الممكن بسرعة وأمان اختبار أنماط نبض مختلف لمعرفة أيها أكثر نجاحا.

نمذجة العضلات

لاختبار التكنولوجيا، وزرع العلماء 24 الأقطاب الكهربائية في العضلات والأعصاب من المشاركين في الدراسة. استخدموا محاكاة لتحديد مكان وضع الأقطاب، لأن العضلات المشلولة أكثر من الأقطاب الكهربائية في الأنظمة الحديثة من التحفيز الكهربائي الوظيفي.

إذا كان لديك خيار، ما حفز أفضل للعضلات: تحت الكتف أو سمحاقي؟ إذا كان من الضروري لتحفيز العصب إبطي، حيث تريد وضع القطب؟ للإجابة على هذه الأسئلة الصعبة، استخدم الباحثون محاكاة مع مجموعات مختلفة من الأقطاب الكهربائية، واختيار واحد التي سمحت نموذج حاسوبي لجعل الحركة أكثر فعالية.

حاليا الفريق يعمل على الذراع التي تستقر مجموعة العضلات، والطويق الدورية المذكورة. إذا كانت التعليمات التي تحصل عليها، يمكن للجهة الخاطئة القفز من على الكتف. هذا هو السبب في المحاكاة الحاسوبية لا غنى عنها في هذه الدراسة. لوضع هؤلاء المشاركين تجارب لا يمكن لأحد أن يجرؤ.

تحديات جديدة

معرفة كيفية تنشيط العضلات المشلولة لإنتاج حركة المرور المفيد - هذه ليست سوى نصف المشكلة. يحتاج العلماء أيضا أن تقرر في وقت ما لتنشيط العضلات، على سبيل المثال، عندما يريد المستخدم لالتقاط كائن. واحد من الخيارات - هو نقل هذه المعلومات مباشرة من المخ. في الآونة الأخيرة، استخدم الباحثون من الولايات المتحدة الأمريكية وزرع للاستماع إلى الخلايا الفردية في دماغ الشخص بالشلل. منذ مختلف الحركات المرتبطة مع أشكال مختلفة من نشاط المخ، يمكن للمشارك اختيار واحد من ستة حركات مبرمجة مسبقا، والتي ولدت بعد ذلك من خلال تحفيز عضلات اليد.

قراءة الدماغ

في حين أن هذا يمثل خطوة مثيرة للأمام في مجال الأطراف الاصطناعية العصبية، لا تزال العديد من المشاكل التي لم تحل بعد. من الناحية المثالية، يجب أن يزرع الدماغ يعمل لعدة عقود. ولكن في الوقت الحالي فإنه من الصعب أن يسجل حتى الإشارات أن هناك حاجة في غضون أسابيع قليلة، حتى أن هذه الأنظمة يجب معايرة بانتظام. يمكن استخدام تصاميم جديدة من يزرع أو إشارات الدماغ المختلفة تحسين الاستقرار على المدى الطويل.

وبالإضافة إلى ذلك، يزرع الاستماع إلى سوى جزء صغير من ملايين الخلايا التي تتحكم في أطرافنا، وبالتالي فإن مجموعة من الاقتراح يمكن أن تكون محدودة جدا. ومع ذلك، فإن السيطرة على الدماغ الأطراف الروبوتية مع درجة معينة من حرية لم يتخذ وإمكانيات هذه التكنولوجيا تتطور بسرعة.

تكنولوجيا المستقبل

وأخيرا، على نحو سلس، والحركة جهد الذي نعتبره شيئا مفروغا منه، وتسترشد بنظام ردود الفعل الحسية الغنية التي تروي الدماغ حيث أيدينا، وعندما أصابعنا تلمس الأشياء. قد تفقد هذه الإشارات بعد الإصابة، لذلك تعمل الباحثون أيضا على زرع الدماغ التي يمكن استعادة الإحساس والحركة.

ويعتقد بعض العلماء أن التكنولوجيا القراءة الدماغ يمكن أن تساعد الناس أكثر قابلة للتشغيل على نحو فعال للتفاعل مع أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة وحتى مباشرة من أدمغة أشخاص آخرين. ومع ذلك، والآن يبقى في عالم الخيال العلمي، في حين أن الضوابط الدماغ للتطبيقات الطبية بسرعة لتصبح واقعا السريري.