Gli innesti elettrici del cervello permettono al paziente di avere “controllo di mente„ delle armi prostetiche motorizzate

In un insieme degli esperimenti del proof of concept, i ricercatori di Johns Hopkins hanno impiantato gli elettrodi in entrambi i lati del cervello di una persona che principalmente è paralizzata - con la sensazione minima in sue mani - per permettergli di avere certo “controllo di mente„ delle armi prostetiche motorizzate. La maggior parte dei sforzi per creare tali “interfacce del cervello-commputer„ hanno messo a fuoco su un emisfero del cervello con ben meno elettrodi, ma il gruppo di Johns Hopkins ha usato entrambi gli emisferi del cervello per gestire due arti.

Buz Chmielewski che discute come lo stimolo del cervello ritiene confrontato a cui ritiene sulle sue mani. Credito: APL

I ricercatori dicono che questi sforzi sono creduti per essere le prime dimostrazioni di successo con gli innesti intracortical sensorimotori bilaterali, o le interfacce del cervello-commputer destinate per alimentare il movimento - ma anche al tocco di senso - nella gente con le alte lesioni del midollo spinale.

Con questa ricerca, stiamo imparando più circa come aumentare la capacità per la gente con le inabilità di paralisi di muovere i loro arti o di eseguire altre attività che non possono fare tipicamente, appena pensando ed inviando le istruzioni neurali dal cervello ai sensori fissati alle loro armi.„

Pablo Celnik, M.D., professore di medicina e ripristino fisico, neurologia e neuroscienza, scuola di medicina di Johns Hopkins University

“Può sondare come la fantascienza, ma a questo punto, i nostri studi hanno aggiunto sostanzialmente per provare che è possibile usare entrambi i lati del cervello per gestire due arti prostetici allo stesso tempo,„ Celnik aggiunge.

Celnik ed i suoi colleghi si pensano che presentino i loro risultati in quattro presentazioni del manifesto nel corso della riunione annuale 2019 della società per la neuroscienza, che sarà tenuta Chicago nei 19-23 ottobre.

Per gli studi, gli scienziati di Johns Hopkins hanno impiantato a gennaio sei elettrodi la dimensione di grandi formiche in entrambi gli emisferi - quattro da un lato e due d'altro canto - del cervello di una persona che è quadriplegico ma di cui il midollo spinale completamente non è diviso. L'ambulatorio di dieci ore, eseguito dal gruppo di Johns Hopkins, è stato fatto l'apertura del cranio del paziente, il collocamento degli elettrodi e connettendoli via i collegare sottili ad un sistema informatico complesso

Negli sforzi priori per impiantare tali unità, quattro elettrodi sono stati collocati da soltanto un lato del cervello. Il gruppo di Johns Hopkins ha impiantato sei elettrodi bilateralmente in uno sforzo per consegnare più stimolo al cervello.

Gli innesti sono stati posizionati in motore e nelle aree sensitive del cervello per registrare, inviano gli impulsi elettrici a e “stimoli„ le aree del cervello responsabile di controllo di motore e della sensazione del tocco.

In questi ultimi nove mesi, i ricercatori hanno verificato la capacità dell'oggetto di realizzare una serie di raggiungimento sempre più complessa dei movimenti in entrambi gli arti, spalle e barrette allo stesso tempo, nella stessa direzione come pure nelle direzioni opposte con e senza l'uso di un modello elaborato dal calcolatore. Il gruppo ha tenuto la carreggiata l'accuratezza del paziente nel raggiungimento degli obiettivi automatizzati facendo uso di un arto prostetico costruito nella realtà virtuale come pure con un arto prostetico motorizzato reale.

Lo scienziato egualmente ha eseguito le prove che stimolano il cervello ed ha determinato dove il paziente potrebbe “ritenere„ le sensazioni avviate dai sensori negli arti prostetici. Gli scienziati riferiscono che il paziente poteva discriminare le sensazioni da tutte le barrette che hanno avute sensori fissati (quattro a destra e due a sinistra) con accuratezza 100%.

“Il tocco è una parte integrante di movimento, in modo da è importante che i comandi di atto sono accoppiati con la capacità di percepire l'arto per migliorare l'esattezza di movimento,„ dice Celnik.

“A questo punto, abbiamo trovato che l'oggetto può gestire entrambi gli arti per realizzare i movimenti di raggiungimento semplici in un modo coordinato,„ diciamo il ricercatore Gabriela Cantarero, il Ph.D., l'assistente universitario di medicina fisica ed il ripristino alla scuola di medicina di Johns Hopkins University.

Gli scienziati di Johns Hopkins dicono che gli elettrodi possono rimanere impiantati nel cervello per fino a cinque anni, con il rischio minimo di cervello o di interfaccia che sfregia. Tuttavia, come tutta la chirurgia, c'è rischio di infezioni o di spurgo.

I punti seguenti del gruppo sono di verificare i movimenti bilaterali più complessi e di migliorare la connessione fra senso di tocco e controllo di motore.

Per maggiori informazioni circa lo studio, visualizzi il sito Web della medicina fisica e di ripristino di Johns Hopkins qui.

I ricercatori presenteranno i seguenti estratti durante la società per la conferenza della neuroscienza:

21 ottobre, 8 di mattina - “interfaccia umana del cervello-commputer facendo uso degli innesti intracortical sensorimotori bilaterali„ (estratto 315,13)

21 ottobre, 8 di mattina - “modulazione di M1 e neuroni S1 all'osservazione di atto, linguaggio figurato ed esecuzione per addestramento dell'interfaccia del cervello-commputer: prova dalle registrazioni corticali umane„ (estratto 315,09)

22 ottobre, 8 di mattina - “microstimulation di Intracortical delle aree umane bilaterali della barretta dello S1 permesse a da MRI, fMRI e ECoG intra-operativo che mappano„ (estratto 486,09)

22 ottobre 2019 di mattina - le risposte neurali in corteccia somatosensory primaria umana a stimolo vibrotactile suggeriscono più sovrapposizione nelle rappresentazioni afferenti di diverse cifre che le percezioni sensoriali suscitate da ICMS (estratto 486,11)

Il dipartimento di Johns Hopkins di medicina fisica e di ripristino (PM&R), in collaborazione con il laboratorio di fisica applicata di Johns Hopkins University ed il dipartimento della neurologia e della neurochirurgia, ha ricevuto una concessione dal Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) per condurre un test clinico messo a fuoco sulla registrazione e sulla stimolazione del cervello di una persona con il tetraplegia.

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