生物医学エンジニアや医師が義肢がかなり近い脳によって直接制御される日を持ち込んでいる

での生物医学エンジニアとphysicians バンダービルト大学では、義肢装具、神経細胞を刺激し、制御するために、レーザー光ではなく、電気を使用する方法を発見することによって、かなり近い脳によって直接制御されるときに一日をもたらしている。

研究者は、低強度の赤外レーザ光は、実際に神経細胞に触れることなく生活、刺激的な脚部、あるいは個々のつま先に特定の神経を刺激できることを発見した。

"この技術は、暗黒時代の神経刺激を引き出す、"医用生体工学と脳神経外科アニタMahadevan -ヤンセンのバンダービルト助教授は語った。 "多くの仕事は、より良い電気的神経刺激を作成しようとして世界中で起こっているが、手法は本質的に制限されています。代わりにレーザーを使用して、我々は、同時に非常に高い精度、正確さと有効性と神経線維の応答を励起し、記録することができます。"

メソッドは、Mahadevan -ヤンセンによって開発されました。夫Ducoヤンセン、医用生体工学と神経外科の助教授、博士ピーターコンラッドとヴァンダービルト脳神経外科の博士クリス花王、神経外科の両方の助教、および生物医学工学博士課程の学生のジョナサンウェルズ。

ラットの実験では、科学者たちは、電気刺激の限界を超えて精度を実証する、坐骨神経を刺激すると動物の後ろ足と個々の足の指の筋肉を制御するためにレーザーを使用。すぐに実験に続いて、ラットでは、弱点または損傷の徴候と足をフルに活用を取り戻した。

またバンダービルト機能的脳神経外科プログラムのディレクターであるコンラッド、、その神経刺激指摘し、理想的セル単位で行われます。 "従来の電気方式の問題点は、我々はまた、ために電気が組織全体に移動する方法で、単に影響を受けている私たちのターゲットニューロンの周り大きなゾーンを持っているということです。ニューロンを刺激するために光を用いて、我々はその周りに他のニューロンに影響を与えることなく、単一のニューロンをもぎ取ることができる。"

数ヶ月のうちに、花王によると、マシンは神経根切断術、誰かの頭が蛇行位置でスタックしているときのように、痙性または一見冷凍筋肉から誰かを解放する手順の実行中にターゲットの神経へのガイドの脳神経外科医を助けるように作成することができます。患者は右の神経が配置されていることを保証するために覚醒している間、現在のところ、一度、適切な神経の領域が選択されている、外科医は電動プローブで神経を打つ、消去法で個々の神経を特定する。

しかし、電気的なプローブは、正確な神経を特定することは退屈で困難に、"盲点"と手順の記録および分析の他の不正確なデータを作成し、周囲の神経細胞の電気的活動のハローを作成します。

光学系は、その一方で、興味のある唯一の神経細胞を刺激することによってレーザーの精度を提供することができます。

科学者たちは彼らが正確に神経細胞から電気的インパルスの脳の動きを検出することができるかどうか疑問として、光刺激のアイデアが始まった。コンラートは、アクティビティをトレースする光を使うことを提案し、Mahadevan -ヤンセンは、神経を刺激すると、実際にこの活動を生成するためにレーザー光を用いて考える。

ヴァンダービルトのWMケック財団自由電子レーザーセンターでは、それを試してみるのに最適な施設である。防衛の資金の部はFEL、だけの世界で一握りと医学の実験研究を行うために装備唯一の一つは、アイデアが働いたかどうかを確認すると、レーザーに最適な設定を決定するために使用されていました。

研究チームは、プロセスが動作し、それが安全であることを、彼らは刺激の効果の背後にある正確なメカニズムを研究に目を向けていることが示されているので。最も可能性のある候補は、ヤンセンとウェルズは言う、光熱または機械的な効果あるいは両者の組み合わせが含まれています。

科学者は、中枢神経系での実験を始めている。

Mahadevan -ヤンセンは、特許の承認を保留している技術は、、この作品の唯一の小説の側面ではないと述べた。 "医用生体工学、光科学および神経学的な研究の結婚からこの研究成果は、"Mahadevan -ヤンセン氏は言う。 "一部のプログラムは、光学系に取り組んでいる、といくつかの神経学的刺激に取り組んでいますが、誰もそれらを一緒に入れていない。"

将来のアプリケーションを想像し、コンラッドは彼が究極のマンマシンインタフェースを作成する、人工の腕や脚に脳や脊髄から直接実行される光ファイバーのスレッドの配列を思い描くことができると述べた。

http://www.vanderbilt.edu