Bagaimana implan otak dapat membantu orang lumpuh

Bahkan seperti gerakan sederhana seperti mengangkat secangkir teh, tubuh Anda membutuhkan banyak tindakan. Otot-otot tangan harus bekerja untuk memindahkannya ke cangkir. Otot-otot telapak tangan Anda harus terbuka, sehingga Anda dapat memahami cangkir, dan kemudian tutup jari-jarinya di sekitar memeluknya kembali. Kemudian, otot bahu harus memegang tangan sehingga tidak goyah karena berat tambahan dari cangkir. Semua otot-otot ini harus bekerja secara akurat dan secara terkoordinasi, sementara Anda berpikir Anda baru saja diseduh teh itu sendiri.

Bagaimana cara mendapatkan otot lumpuh?

Itu sebabnya untuk membuat anggota tubuh lumpuh bergerak lagi begitu keras. Sebagian besar otot lumpuh masih bisa bekerja, tetapi hubungan mereka ke otak telah hilang, sehingga mereka tidak mendapatkan petunjuk untuk tindakan. Sayangnya, dokter belum belajar untuk mengembalikan cedera tulang belakang, tetapi ada solusi. Kita bisa mendapatkan sekitar itu dan memberikan instruksi kepada otot artifisial. Melalui pengembangan teknologi untuk membaca dan menafsirkan aktivitas otak, petunjuk ini seseorang dapat datang langsung dari kepala pasien.

Kita bisa membuat otot-otot lumpuh untuk bekerja dengan merangsang elektroda mereka dibuang dalam diri mereka atau sekitar saraf yang memasok mereka. Teknologi ini dikenal sebagai "stimulasi listrik fungsional." Hal ini dapat digunakan tidak hanya untuk membantu orang lumpuh untuk bergerak, tetapi juga untuk mengembalikan fungsi kandung kemih, untuk merangsang batuk efektif, serta untuk menghilangkan rasa sakit. Teknologi ini dapat membuat perbedaan besar untuk kehidupan orang-orang dengan cedera tulang belakang.

Sebuah studi oleh para peneliti

Dimitar Blanc dan rekan-rekannya bekerja pada bagaimana menggabungkan teknologi ini dengan satu set kompleks instruksi yang dibutuhkan untuk mengoperasikan satu tangan. Jika Anda ingin mengambil secangkir teh, yang diperlukan untuk merangsang otot, kapan dan berapa banyak? Instruksi-instruksi ini sangat kompleks, dan bukan hanya karena jumlah besar otot yang terlibat di sini. Segera setelah Anda minum teh, petunjuk telah berubah, karena berat cangkir akan menurun. Dalam rangka untuk melakukan sesuatu yang lain, misalnya, menggaruk hidung Anda, petunjuk akan benar-benar berbeda.

Daripada hanya menguji berbagai instruksi ke otot lumpuh, berharap menemukan orang-orang yang bekerja, para peneliti menggunakan model komputer dari sistem muskuloskeletal untuk menghitung mereka. Model ini adalah deskripsi matematis bagaimana otot, tulang dan sendi beroperasi selama gerakan. Dalam simulasi, adalah mungkin untuk membuat otot lebih kuat atau lebih lemah, lumpuh atau dirangsang luar. Oleh karena itu adalah mungkin untuk dengan cepat dan aman menguji pola pulsa yang berbeda untuk melihat mana yang lebih sukses.

pemodelan otot

Untuk menguji teknologi, para ilmuwan ditanamkan 24 elektroda di otot dan saraf dari peserta penelitian. Mereka menggunakan simulasi untuk memutuskan di mana untuk menempatkan elektroda, karena otot-otot lumpuh lebih dari elektroda dalam sistem modern stimulasi listrik fungsional.

Jika Anda punya pilihan, apa yang lebih baik merangsang otot: subskapularis atau periosteal? Jika diperlukan untuk merangsang saraf aksila, di mana Anda ingin menempatkan elektroda? Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan sulit, para peneliti menggunakan simulasi dengan berbagai set elektroda, dan memilih salah satu yang memungkinkan sebuah model komputer untuk membuat gerakan yang paling efektif.

Saat ini tim bekerja pada lengan yang menstabilkan kelompok otot, ferrule memutar kata. Jika petunjuk bahwa Anda mendapatkan untuk itu, tangan yang salah bisa melompat keluar dari bahu. Itulah sebabnya simulasi komputer sangat diperlukan dalam penelitian ini. Untuk menempatkan peserta percobaan ini tidak akan ada yang berani.

tantangan baru

Tahu bagaimana mengaktifkan otot lumpuh untuk menghasilkan lalu lintas berguna - ini hanya setengah masalah. Para ilmuwan juga perlu memutuskan apa waktu untuk mengaktifkan otot-otot, misalnya, ketika pengguna ingin mengambil sebuah objek. Salah satu pilihan - adalah transmisi informasi ini langsung dari otak. Baru-baru ini, peneliti dari Amerika Serikat yang digunakan implan untuk mendengarkan sel individu dalam otak orang lumpuh. Karena berbagai gerakan yang terkait dengan berbagai bentuk aktivitas otak, peserta dapat memilih salah satu dari enam gerakan pra-diprogram, yang kemudian dihasilkan dengan merangsang otot-otot tangan.

membaca otak

Walaupun ini merupakan langkah maju yang menarik di bidang prosthetics saraf, banyak masalah masih belum terselesaikan. Idealnya, implan otak harus bekerja selama beberapa dekade. Tapi saat ini sulit untuk merekam bahkan sinyal yang diperlukan dalam beberapa minggu, sehingga sistem ini harus teratur dikalibrasi. Menggunakan desain baru dari implan atau sinyal otak yang berbeda dapat meningkatkan stabilitas jangka panjang.

Selain itu, implan mendengarkan hanya sebagian kecil dari jutaan sel-sel yang mengontrol anggota tubuh kita, sehingga rentang gerak bisa sangat terbatas. Namun, kontrol otak anggota badan robot dengan tingkat tertentu kebebasan belum dibuat dan kemungkinan teknologi ini berkembang pesat.

teknologi masa depan

Akhirnya, halus, gerakan usaha yang kami anggap sebagai sesuatu yang diterima begitu saja, dipandu oleh sistem umpan balik sensoris kaya yang memberitahu otak di mana tangan kita, dan ketika jari-jari kita menyentuh benda. Sinyal-sinyal ini mungkin akan hilang setelah cedera, sehingga para peneliti juga bekerja pada implan otak yang dapat mengembalikan sensasi dan gerakan.

Beberapa ilmuwan percaya bahwa teknologi membaca otak dapat membantu orang lebih efektif dioperasikan untuk berinteraksi dengan komputer, ponsel dan bahkan langsung dari otak orang lain. Namun, sekarang masih dalam ranah fiksi ilmiah, sedangkan kontrol otak untuk aplikasi medis dengan cepat menjadi kenyataan klinis.