כיצד שתלים במוח עשויים לעזור לאנשים משותקים

גם תנועה פשוטה כזאת כמו הרמת כוס התה, הגוף שלך דורשת הרבה אקשן. שרירי הידיים חייב לעבוד כדי להעביר אותה כוס. שרירי כף היד שלך צריכים להיות פתוחים, כך שאתה יכול לתפוס את הגביע, ולאחר מכן לסגור את אצבעותיו סביב להחזיק גבה. ואז, לשרירי כתף חייבים להחזיק את היד, אז זה לא להסס בגלל תוספת המשקל של הכוס. כל השרירים האלה צריכים לעבוד בצורה מדויקת באופן מתואם, בזמן שאתה חושב שאתה פשוט צריך חלוט תה עצמו.

כיצד אוכל לקבל את שרירים משותקים?

לכן על מנת להפוך את הגפה המשותקת לנוע שוב כל כך קשה. רוב השרירים משותקים עדיין יכול לעבוד, אבל החיבור שלהם למוח נותק, כך שהם לא מקבלים הוראות לפעולה. לרוע המזל, הרופאים לא למדו עדיין לשחזר פגיעה בחוט השדרה, אך יש פתרון. אנחנו יכולים לעקוף אותו כדי לתת הוראות שרירים באופן מלאכותי. באמצעות הפיתוח של טכנולוגיה עבור קריאה ופרשנות של פעילות המוח, הוראות אלה אפשר להגיע ישירות מן הראש של המטופל.

אנחנו יכולים להפוך את השרירים משותקים לעבוד ידי גירוי אלקטרודות שלהם מסולקת בתוכם או סביב העצבים המספקים אותם. טכנולוגיה זו ידועה בשם "גירוי חשמלי פונקציונלי." זה יכול לשמש לא רק כדי לעזור לאנשים משותקים לנוע, אלא גם כדי לשקם את תפקוד שלפוחית שתן, כדי לעורר שיעול יעיל, כמו גם להקלה על כאב. טכנולוגיה זו יכולה לעשות הבדל גדול בחייהם של אנשים עם פגיעה בחוט שדרה.

מחקר שנערך על ידי חוקרים

דימיטר בלאן ועמיתיה שוקדים על איך לשלב את הטכנולוגיה הזו עם מערך מורכב של הוראות הדרושות להפעלה ביד אחת. אם אתה רוצה להרים כוס התה, אשר יש צורך לעורר את השרירים, מתי וכמה? הנחיות אלו הן מאוד מורכבות, ולא רק בגלל המספר הגדול של שרירים מעורבים כאן. ברגע שאתה שותה תה, את ההוראות השתנו, בגלל המשקל של הכוס יקטן. כדי לעשות משהו אחר, למשל, לגרד את האף, הוראות תהיינה שונות לחלוטין.

במקום לבצע בדיקה פשוט הוראות שונות השרירים המשותקים, בתקווה למצוא את אלו שפועלים, החוקרים השתמשו במודלים ממוחשבים של מערכת השלד והשרירים כדי לחשב אותם. מודלים אלה הם תיאור מתמטי של האופן שבו השרירים, העצמות והמפרקים לפעול במהלך התנועות. בסימולציה, אפשר להפוך את השרירים חזקים יותר או חלשים, משותקים או מגורה בחוץ. לכן אפשר במהירות ובבטחה לבחון דפוסי דופק שונים כדי לראות אילו הם מוצלחים יותר.

מודלים של שרירים

כדי לבחון את הטכנולוגיה, מדענים מושתלים 24 אלקטרודות בתוך השרירים והעצבים של משתתפים במחקר. הם השתמשו בהדמיה כדי להחליט היכן למקם את האלקטרודות, בגלל השרירים המשותקים יותר מאשר אלקטרודות במערכות מודרניות של גירוי חשמלי פונקציונלי.

אם הייתה לך ברירה, מה טוב יותר לעורר את השרירים: subscapularis או periosteal? אם יש צורך לעורר את העצב בבית השחי, שבו אתה רוצה למקם את האלקטרודה? כדי לענות על השאלות הקשות האלה, השתמשו החוקרים סימולציה עם סטים שונים של אלקטרודות, ולבחור את אחד כי מותר מודל ממוחשב על מנת להפוך את התנועה האפקטיבית ביותר.

נכון לעכשיו, צוות פועל על זרוע אשר תתייצב קבוצת שרירים, כפת המתכת המסתובבת אמרה. אם ההוראות שאתה מקבל אותו, מצד הלא נכון יכול לקפוץ החוצה של הכתף. זו הסיבה הדמיות מחשב הן הכרחיות במחקר זה. כדי לשים המשתתפים בניסויים אלה אף אחד לא היה מעז.

אתגרים חדשים

לדעת כיצד להפעיל שרירים משותקים לייצר תנועה שימושית - זה רק חצי בעיה. מדענים גם צריכים להחליט באיזו שעה כדי להפעיל את השרירים, למשל, כאשר המשתמש רוצה להרים חפץ. אחת האפשרויות - היא העברת מידע זה ישירות מהמוח. לאחרונה, חוקרים מארה"ב בשימוש השתל להאזנה תאים בודדים במוח של אדם משותק. מאז תנועות השונות הקשורות צורות שונות של פעילות המוח, המשתתף יכול לבחור אחת משש תנועות מתוכנתות מראש, אשר נוצרו אז על ידי המרצת השרירים של היד.

קריאה במוח

אמנם זה צעד מרגש קדימה בתחום תותבות עצביות, בעיות רבות נותרו לא פתורות. באופן אידיאלי, שתלים במוח צריך לעבוד במשך עשרות שנים רבות. אבל כרגע קשה להקליט אפילו את האותות הדרושים בתוך כמה שבועות, כך שמערכות אלה חייבות להיות מכוילים באופן קבוע. באמצעות העיצובים החדשים של שתלים או אותות מוח שונים יכול לשפר את היציבות לטווח הארוכה.

בנוסף, שתלים להקשיב רק חלק קטן של מיליוני תאים לשלוט באיברים שלנו, כך שטווח תנועה יכול להיות די מוגבל. עם זאת, השליטה של הגפיים רובוטית המוח עם מידה מסוימת של החופש עדיין נעשה ואת האפשרויות של הטכנולוגיה הזו מתפתחת במהירות.

הטכנולוגיה של העתיד

לבסוף, חלקה, תנועה ללא מאמץ שבו אנו תופסים כמשהו מובן מאליו, מונחת על ידי מערכת משוב תחושתית עשירה שאומרת במוח שבו ידינו, וכאשר האצבעות שלנו לגעת החפצים. אותות אלה עלולים להימחק לאחר הפגיעה, ולכן החוקרים גם עובדים על שתלים במוח שיכול לשחזר תחושה ותנועה.

כמה מדענים מאמינים כי טכנולוגית קריאת המוח יכולה לעזור לאנשים בצורה יעילה יותר מפורמט כדי אינטראקציה עם מחשבים, טלפונים ניידים ואפילו ישירות ממוחם של אנשים אחרים. עם זאת, עכשיו זה נשאר בתחום המדע בדיוני, ואילו שולט במוח עבור יישומים רפואיים הופכת במהירות למציאות קלינית.