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Restaurando o sentido de toque

Thought LeadersDr. Patrick GanzerPrincipal Research ScientistBattelle Memorial Institute

O Dr. Patrick Ganzer fala a Notícia-Médico sobre sua pesquisa inovador em restaurar o sentido de toque usando relações do cérebro-computador.

Que provocou sua pesquisa no sentido de toque?

Eu tenho estudado os sistemas neurais que toque do processo por diversos anos, seguindo especialmente dano do sistema nervoso.

No passado, minhas equipes centraram-se sobre as terapias tornando-se que podem restaurar a função superior do membro depois de dano, tal como um ferimento ou um curso da medula espinal.

O sentido de toque é crítico para o controle total do movimento. Especificamente, esta era uma necessidade não satisfeita para o sistema que de relação actual (BCI) do cérebro-computador nosso grupo está desenvolvendo em Battelle.

Como pode o sentido de toque se tornar danificado?

Os caminhos específicos no sistema nervoso transmitem a informação do toque de sua pele à medula espinal, e eventualmente ao cérebro.

O participante em nosso ensaio clínico de BCI, infelizmente, tem um ferimento severo da medula espinal. Sua mão paralizada igualmente tem um sentido de toque significativamente danificado, e falta quase completamente a sensação significativa. Este é um deficit funcional principal que danifique sua capacidade para funcionar normalmente.

Sentido de toque

Crédito de imagem: Luma criativo/Shutterstock.com

Por que é o sentido de toque essencial nos seres humanos?

Muitos de nós experimentaram um sentido de toque danificado, talvez quando nosso membro tem adormecido caído ou nós estivemos fora no frio durante bastante tiempo.

Mesmo um rompimento pequeno na capacidade do toque pode ter um impacto principal na capacidade de movimento resultante. Os circuitos do toque e do movimento no sistema nervoso interagem também. Nós usamos sensorial e tocamos em sinais todo o tempo para levantar-se rectos, objetos do aperto com a força correcta, e assim por diante.

Como você executou um sistema de relação do Cérebro-Computador em sua pesquisa? Como este sistema trabalha?

Os estudos do passado da nossa equipe usaram os pensamentos do ` do participante' para restaurar o movimento apenas a sua mão paralizada.

Usando uma microplaqueta pequena implantada no cérebro do participante, a relação do cérebro-computador (BCI) gravaria os pensamentos do participante relativos a um movimento pretendido da mão (por exemplo, eu quero agarrar essa garrafa), usa um computador para detectar essa actividade de cérebro específica, e estimula então seus músculos para fazer sua mão mover-se na maneira desejada.

Usando o sistema de BCI, o participante pode mais uma vez mover sua mão paralizada, para o furto um cartão de crédito, pegara uma disposição de objetos, e muitas outras funções de motor.

Usando este sistema, você controlou restaurar o sentido de toque. Como você fez este?

Infelizmente, a mão do participante é paralizada não somente completamente, mas igualmente está faltando quase completamente a sensação. Isto um problema grave, como o sentido de toque é crítico para o controle apropriado do movimento.

O participante tem o problema detectar o toque geral, e essencialmente pode nem sequer sentir objetos pequenos. Devido a esta falta da sensação, às vezes a mão do participante igualmente sente estrangeira.

Em nosso estudo actual, nós endereçamos muitos destes problemas e restauramos o sentido do participante de toque. Nós descobrimos primeiramente que quando o participante toca em objetos, um sinal subperceptual do toque do ` muito pequeno' está gerado no cérebro.

Disse diferentemente, nós começou a gravar a actividade fraca do toque no cérebro, mesmo que o participante não pudesse detectar os eventos do toque. Nós ensinamos então a um computador como detectar estes sinais subperceptual do toque. Última, nós ` impulsionamos' este sinal subperceptual do toque na percepção consciente, usando o feedback vibração-baseado na pele que o participante pode sentir.

Aumentar o toque subperceptual na percepção consciente conduziu a uma disposição de benefícios para o participante. Sua capacidade para detectar o toque foi restaurada quase completamente. Quando usa o sistema no tempo real, seus movimentos aceleram e pode manipular mais rapidamente e transferir objetos.

A percepção do participante que está controlando sua própria mão é aumentada igualmente, devido ao feedback sensorial artificial.

Que é feedback haptic?

O feedback Haptic é toda a tecnologia que puder ser usada para transportar um sentido de toque - como a vibração de um controlador do telemóvel ou do jogo de vídeo.

Como a pesquisa beneficiará os povos que sofrem dos ferimentos da medula espinal?

Um BCI pode ser usado para restaurar a função significativa nos indivíduos que vivem com a paralisia e a deficiência orgânica sensorial que seguem ferimento da medula espinal. Nossa esperança é que estes resultados mais adicionais demonstram o número de funções que podem ser restauradas nos pacientes que usam esta tecnologia - não apenas movimento mas igualmente o sentido do toque.

O campo do neurotechnology tem um futuro brilhante, e nós esperamos que estes tipos de sistemas podem ser usados em um ambiente familiar logo.

Que pesquisa mais adicional precisa de ser realizada antes desta pode ser usada nas HOME?

Há um número de desafios em criar uma versão neta de um sistema de BCI. O grupo de NeuroLife em Battelle está abordando muita destes.

Nós temos feito recentemente o sistema da estimulação do músculo do `' miniaturizado e o portable. É agora uma luva mais estètica de satisfação do `' que possa ser fechada acima em torno do braço para permitir o movimento da mão.

Um outro marco miliário que emocionante nós temos realizado recentemente está usando um sistema tabuleta-controlado da estimulação do músculo do computador do `' na HOME do participante. Usou este para executar um número de acções, importante fora do laboratório.

Muitos outros desafios permanecem, como assegurar a segurança do dispositivo, a segurança do dispositivo, e a longevidade do dispositivo.

Que são os passos seguintes em sua pesquisa?

Nós somos muito entusiasmado sobre o futuro do neurotechnology amplamente, e especialmente BCIs. Alguns de nossos próximos objetivos são focalizados mais em desenvolver o sistema para o uso na HOME e igualmente em aplicar a tecnologia da estimulação do músculo a outros prejuízos, tais como a paralisia que segue um curso.

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

Leia mais sobre sua pesquisa em Battelle aqui!

Sobre o Dr. Patrick Ganzer

O Dr. Ganzer recebeu suas BS na neurociência da Faculdade do rei em 2008, terminou seu Ph.D. na engenharia biomedicável e na ciência da universidade de Drexel em 2013, e terminou sua bolsa de estudo cargo-doutoral na Universidade do Texas em Dallas em 2017.

É agora um cientista principal no Battelle Memorial Institute, a organização de investigação não lucrativa a maior da pesquisa do mundo situada em Columbo, Ohio.

O Dr. Ganzer trabalha em diversos neurotechnologies em Battelle, incluindo relações do cérebro-computador e neurotechnologies não-cirúrgicos. É actualmente o investigador principal para o programa da medicina do Bioelectronic de Battelle - uma iniciativa da investigação e desenvolvimento que centra-se sobre desenvolver terapias bioelectronic da medicina para tratar a doença.Dr. Patrick Ganzer

Sua pesquisa precedente na Universidade do Texas em Dallas utilizou a estimulação visada do nervo de vagus para impulsionar os efeitos da reabilitação e para restaurar conexões aos músculos paralizados em modelos pré-clínicos de ferimento da medula espinal, do curso, e de ferimento periférico do nervo.

O trabalho do Dr. Ganzer está sendo traduzido às aplicações de ensaio clínico múltiplas e tem sido permitido agora perto sobre os dólares $4 milhões no financiamento das agências tais como o Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), a asa para a fundação da vida, e a fundação do Jr. de W.W. Caruth.

Com suas colegas de equipa talentosos, Patrick está desenvolvendo neurotechnologies novos e medicinas bioelectronic para tratar os pacientes que sofrem da deficiência orgânica e da doença.

Emily Henderson

Written by

Emily Henderson

Emily Henderson graduated with a 2:1 in Forensic Science from Keele University and then completed a PGCE in Chemistry. Emily particularly enjoyed discovering new ideas and theories surrounding the human body and decomposition. In her spare time, Emily enjoys watching crime documentaries and reading books. She also loves the outdoors, enjoying long walks and discovering new places. Emily aims to travel and see more of the world, gaining new experiences and trying new cultures. She has always wanted to visit Australia and Indonesia.

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