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Come gli impianti cerebrali possono aiutare le persone paralizzate

Anche un semplice movimento così come sollevare una tazza di tè, il vostro corpo richiede un sacco di azione. I muscoli delle mani devono lavorare per spostarlo nella coppa. I muscoli del palmo della mano dovrebbero essere aperte, in modo da poter cogliere la coppa, e quindi chiudere le dita intorno a trattenerla. Poi, i muscoli delle spalle devono tenere la mano in modo che non vacilla a causa del peso supplementare della coppa. Tutti questi muscoli devono lavorare in modo accurato e in modo coordinato, mentre si pensa di aver appena prodotta tè stesso.

Come faccio ad avere muscoli paralizzati?

Questo è il motivo per rendere l'arto paralizzato a muoversi di nuovo così difficile. La maggior parte dei muscoli paralizzati può ancora lavorare, ma la loro connessione al cervello è stato perso, in modo da non ottenere le istruzioni per l'azione. Purtroppo, i medici non hanno ancora imparato a ripristinare lesioni del midollo spinale, ma c'è una soluzione. Siamo in grado di aggirare l'ostacolo e di dare istruzioni ai muscoli artificialmente. Attraverso lo sviluppo della tecnologia per la lettura e l'interpretazione di attività cerebrale, queste istruzioni si può venire direttamente dalla testa del paziente.

Siamo in grado di rendere i muscoli paralizzati a lavorare stimolando i loro elettrodi disposti al loro interno o intorno i nervi che li forniscono. Questa tecnologia è nota come "stimolazione elettrica funzionale." Può essere utilizzato non solo per aiutare le persone paralizzate a muoversi, ma anche per ripristinare la funzione della vescica, per stimolare la tosse efficace, così come per il sollievo dal dolore. Questa tecnologia può fare una grande differenza per la vita delle persone con lesioni del midollo spinale.

Uno studio condotto da ricercatori

Dimitar Blanc ei suoi colleghi stanno lavorando su come combinare questa tecnologia con un insieme complesso di istruzioni necessarie per il funzionamento con una sola mano. Se si vuole prendere una tazza di tè, che è necessaria per stimolare i muscoli, quando e quanto? Queste istruzioni sono molto complesse, e non solo a causa del gran numero di muscoli che sono coinvolti qui. Non appena si beve il tè, le istruzioni sono cambiate, perché il peso della coppa diminuirà. Al fine di fare qualcosa di diverso, per esempio, grattarsi il naso, le istruzioni sarà completamente diversa.

Piuttosto che limitarsi a testare varie istruzioni ai muscoli paralizzati, sperando di trovare quelli che funzionano, i ricercatori hanno utilizzato modelli di computer del sistema muscolo-scheletrico per calcolarle. Questi modelli sono la descrizione matematica di come i muscoli, ossa e articolazioni operano durante i movimenti. Nella simulazione, è possibile rendere i muscoli più forti o più deboli, paralizzati o stimolato al di fuori. Quindi è possibile testare modo rapido e sicuro diversi modelli di impulsi per vedere quali sono più successo.

modellazione dei muscoli

Per testare la tecnologia, gli scienziati hanno impiantato 24 elettrodi nei muscoli e nervi dei partecipanti allo studio. Hanno usato una simulazione per decidere dove posizionare gli elettrodi, perché i muscoli paralizzati più di elettrodi in moderni sistemi di stimolazione elettrica funzionale.

Se tu avessi una scelta, cosa c'è di meglio stimolare i muscoli: sottoscapolare o periostale? Se è necessario per stimolare il nervo ascellare, in cui si desidera posizionare l'elettrodo? Per rispondere a queste domande difficili, i ricercatori hanno utilizzato una simulazione con diverse serie di elettrodi, e scegliere quello che ha permesso un modello al computer per rendere il movimento più efficace.

Attualmente il team sta lavorando su un braccio che stabilizza gruppo muscolare, detta ghiera rotante. Se le istruzioni che si arriva ad esso, la mano sbagliata può saltare fuori dalla spalla. È per questo che le simulazioni al computer sono indispensabili in questo studio. Per mettere questi esperimenti i partecipanti nessuno avrebbe osato.

nuove sfide

Sapere come attivare muscoli paralizzati per produrre il traffico utile – questa è solo metà del problema. Gli scienziati hanno anche bisogno di decidere a che ora per attivare i muscoli, per esempio, quando l'utente vuole raccogliere un oggetto. Una delle opzioni – è la trasmissione di queste informazioni direttamente dal cervello. Recentemente, i ricercatori provenienti dagli Stati Uniti utilizzato l'impianto per l'ascolto di singole cellule nel cervello di una persona paralizzata. Dal momento che i vari movimenti associati a varie forme di attività cerebrale, il partecipante può scegliere uno dei sei movimenti pre-programmati, che sono stati poi generati stimolando i muscoli della mano.

lettura del cervello

Mentre questo è un emozionante passo avanti nel campo delle protesi neurali, molti problemi restano irrisolti. Idealmente, gli impianti cerebrali dovrebbero funzionare per molti decenni. Ma al momento è difficile registrare anche i segnali che sono necessari nel giro di poche settimane, in modo che questi sistemi devono essere calibrati regolarmente. Utilizzando i nuovi progetti di impianti o diversi segnali del cervello può migliorare la stabilità a lungo termine.

Inoltre, gli impianti ascoltano solo una piccola frazione dei milioni di cellule che controllano le nostre membra, in modo che il range di movimento può essere molto limitata. Tuttavia, il controllo del cervello arti robotici con un certo grado di libertà ancora stata fatta e le possibilità di questa tecnologia si stanno sviluppando rapidamente.

tecnologia del futuro

Infine, liscio, il movimento senza sforzo che noi percepiamo come qualcosa di scontato, sono guidati da un ricco sistema di feedback sensoriale che dice al cervello, dove le nostre mani, e quando le dita toccano gli oggetti. Questi segnali possono essere persi dopo l'infortunio, per cui i ricercatori stanno lavorando anche su impianti cerebrali che possono ripristinare la sensazione e il movimento.

Alcuni scienziati ritengono che la tecnologia di lettura del cervello può aiutare le persone in modo più efficace atto ad interagire con i computer, telefoni cellulari e anche direttamente dal cervello di altre persone. Tuttavia, ora si rimane nel regno della fantascienza, mentre i comandi del cervello per applicazioni mediche sta rapidamente diventando una realtà clinica.