Biomedische ingenieurs en artsen van Vanderbilt University hebben gebracht de dag waarop kunstmatige ledematen wordt rechtstreeks gecontroleerd door de hersenen aanzienlijk dichter bij de ontdekking van een methode die laserlicht, in plaats van elektriciteit gebruikt, te stimuleren en controle zenuwcellen.
De onderzoekers hebben ontdekt dat lage intensiteit infrarood laserlicht kunnen specifieke zenuwen vonk van het leven, spannend een been of zelfs individuele tenen zonder daadwerkelijk het aanraken van de zenuwcellen.
"Deze techniek brengt zenuwstimulatie uit de middeleeuwen", zei Vanderbilt assistent-hoogleraar Biomedical Engineering en Neurologische Chirurgie Anita Mahadevan-Jansen. "Veel werk is er rond de hele wereld proberen om elektrische zenuwstimulatie beter te maken, maar de techniek is inherent beperkt. Met behulp van lasers in plaats daarvan, kunnen we tegelijk prikkelen en noteer de reacties van zenuwvezels met een veel grotere precisie, nauwkeurigheid en effectiviteit. "
De methode is ontwikkeld door Mahadevan-Jansen, haar man Duco Jansen, universitair hoofddocent van de biomedische technologie en neurochirurgie, dr. Peter Konrad en Dr Chris Kao van Vanderbilt Neurologische Chirurgie, beiden universitair docenten van de neurochirurgie en biomedische engineering promovendus Jonathon Wells.
In een experiment met ratten, de wetenschappers gebruik gemaakt van een laser om de heupzenuw te stimuleren en om de spieren in de achterpoten van het dier been en individuele tenen controle, waaruit blijkt nauwkeurigheid voorbij de beperkingen van elektrische stimulatie. Onmiddellijk na het experiment, de ratten terug de volledige gebruik van hun benen met geen tekenen van zwakte of schade.
Konrad, die ook directeur van de Vanderbilt Functionele Neurochirurgie programma, wijst erop dat neurostimulatie idealiter gedaan cel voor cel. "Het probleem met de conventionele elektrische methode is dat we een grote zone rond onze doelgroep neuron dat ook gewoon wordt beïnvloed door de manier waarop elektriciteit reizen door het weefsel hebben. Met behulp van licht om neuronen te stimuleren, kunnen we kiezen uit een enkele neuron zonder de andere neuronen er omheen. "
In een kwestie van maanden, Kao zegt, een machine kunnen worden gecreëerd dat helpt gids neurochirurgen naar het doel zenuwen tijdens rhizotomy, een procedure die iemand bevrijdt van een spastische of schijnbaar bevroren spieren, zoals wanneer iemands hoofd zit vast in een bochtig positie. Op dit moment, zodra de juiste neurale regio is geselecteerd, chirurgen lokaliseren van de individuele zenuwen door een proces van eliminatie, opvallende zenuwen met een elektrische sonde terwijl de patiënt wakker is om ervoor te zorgen dat de juiste zenuw is gelokaliseerd.
Maar elektrische sondes creëren een halo van elektrische activiteit in de omliggende neuronen, het creëren van een "blinde vlek" en andere onjuiste gegevens in de registratie en analyse van de procedure, waardoor het vervelend en moeilijk om de exacte zenuw te lokaliseren.
Optiek, aan de andere kant, kan leveren laserprecisie door het stimuleren van alleen de zenuwcel van belang.