Verlam pasiënt beweeg prostetiese arm met haar gedagtes

Dit klink soos wetenskapfiksie, maar navorsers is besig om grond in die ontwikkeling van mind-beheerde robot arms wat mense meer onafhanklikheid kon gee met verlamming of geamputeerde ledemate.

Die tegnologie, bekend as brein-rekenaar (of brein-masjien) koppelvlak, is in sy kinderskoene so ver as menslike gebruik - al is wetenskaplikes het die konsep bestudeer vir die jaar. Maar kenners sê dat mense met verlamming of amputasies kan gebruik word om die tegnologie by die huis binne die volgende dekade.

Dit kom basies neer op mense wat hul gedagtes om `n robot arm wat dan `n gewenste taak verrig, soos gryp en beweeg `n koppie te beheer. Dit is gedoen deur middel van klein elektrode "roosters" ingeplant in die brein wat die beweging seine afvuur van individuele senuwee selle lees, dan vertaal hulle die robot arm.

"Ons het die vermoë om inligting uit die brein te vang en gebruik dit om die robotarm te beheer," sê dr Elizabeth Tyler-Kabara, wat jongste bevindinge van haar span op die tegnologie Dinsdag aangebied, by die jaarlikse vergadering van die Amerikaanse Vereniging van Neurologiese chirurge, in New Orleans.

Maar beklemtoon sy, "ons het nog `n ton te leer."

Op die oomblik is, is die robot arm beperk tot die laboratorium. Nadat hy hul elektrodes ingeplant, studie pasiënte kom na die laboratorium te werk met die robot ledemate onder toesig van die navorsers. Tot dusver het Tyler-Kabara en haar kollegas by die Universiteit van Pittsburgh School of Medicine die benadering in een pasiënt getoets. Navorsers by Brown Universiteit in Providence, R.I., het dit gedoen in `n handvol van die ander.

Een van die groot vrae, Tyler-Kabara gesê, is "hoeveel beheer is genoeg?" Dit is, hoe goed doen die mind-beheerde arm behoefte om te werk aan die werklike alledaagse voordele aan mense te bring?

Op die vergadering op Dinsdag, Tyler-Kabara aangebied `n update oor hoe pasiënt se haar span vaar. Die 53-jarige vrou het jare lange kwadruplegie as gevolg van `n siekte genaamd spinocerebellar degenerasie - waar, vir onbekende redes, die verband tussen die brein en spiere stadig agteruitgaan.

Tyler-Kabara uitgevoer om die operasie, waar twee klein elektrode roosters in die gebied van die brein wat normaalweg die beweging van die regterhand en arm sou beheer geplaas is. Die elektrode punte dring die oppervlak van die brein se met sowat een-sestiende van `n duim.

"Die idee is redelik scary," Tyler-Kabara erken. Maar pasiënt se haar span het geen komplikasies van die operasie en het die hospitaal die volgende dag. Daar het nie meer termyn probleme óf nie, het sy gesê - al is, in teorie, sou daar kommer oor infeksie of bloeding oor die langtermyn te wees.

Die operasie het die pasiënt met twee terminale wat uitsteek deur haar skedel. Die navorsers gebruik dié om die ingeplant elektrodes aan te sluit op `n rekenaar, waar hulle kon sien breinselle vuur wanneer die pasiënt het gedink oor die beweging van haar hand.

Sy was vinnig in staat om eenvoudige bewegings te bemeester met die robotarm, soos `n hoë-five die navorsers. En ná ses maande, is sy verrigting "10-grade-van-vryheid" bewegings, Tyler-Kabara berig by die vergadering.

Dit sluit nie net die verskuiwing van die arm, maar ook buig en draai die pols, gryp voorwerpe en raak `n hele paar verskillende hand "houding." Sy het prestasies soos voed haarself sjokolade tot stand gebring.

Die navorsers het aanvanklik gebruik `n rekenaar in opleidingsessies met die pasiënt, maar daarna het die robot arm is direk gekoppel aan die elektrodes - so daar is geen rede vir "rekenaar hulp," volgens Tyler-Kabara.

Nog voordat die tegnologie uiteindelik gebruik kan word by die huis, het sy gesê, navorsers het `n "ten volle ingeplant" wireless stelsel bedink vir die beheer van die robot arm.

Nog `n kenner het gepraat oor die nuwe tegnologie.

"Dit is nog `n bemoedigende stap in die rigting ontwikkel iets prakties wat mense kan gebruik in hul daaglikse lewens," sê dr Robert Grossman, `n neurochirurg by Metodiste Neurologiese Instituut in Houston, wat nie betrokke was in die navorsing.

Dit is moeilik om `n tydlyn op dit alles, Grossman het gesê, aangesien tegnologiese vooruitgang kon verander dinge. Hy het ook opgemerk dat `n hele paar navorsingsgroepe is op soek na verskillende benaderings tot brein-rekenaar koppelvlakke.

Een, Grossman het gesê, is om dit noninvasively doen, deur middel van elektrodes geplaas op die kopvel.

Studie skrywer Tyler-Kabara gesê dat belastende benadering het ons ontmoet sukses in om mense te help voer eenvoudige take, soos `n muis beweeg op `n rekenaar skerm. "Maar ek dink nie dit sal ooit goed genoeg vir die uitvoering van komplekse take wees," het sy gesê en daarop gewys dat dit nie as juis kan werk as die ingeplant elektrodes.

`N Volgende stap, Tyler-Kabara gesê, is om `n "two-way" elektrode stelsel wat die brein stimuleer om sensasie te wek ontwikkel - met die doel om mense te help aanpas die robot se greep krag.

Sy het gesê daar is ook baie om te leer oor wat sal mense uiteindelik goeie kandidate vir die tegnologie. Daar kan, byvoorbeeld, `n paar breinbeserings wat verhoed dat mense wat voordeel trek.

Omdat hierdie studie is aangebied by `n mediese vergadering, moet die data en gevolgtrekkings word beskou as voorlopige tot gepubliseer in `n eweknie-geëvalueerde tydskrif.

Die navorsing is befonds deur die Amerikaanse National Institutes of Health, die Departement van Veterane Sake en die Universiteit van Pittsburgh.