Nathan Copeland, un tânăr de 28 de ani care nu și-a putut simți sau mișca brațele și picioarele inferioare după un accident de mașină, și-a recăpătat senzația de atingere printr-un braț robotizat pe care îl controlează cu creierul.

Intervenția chirurgicală a lui Copeland, care a implicat implantarea a patru mici microelectrozi, fiecare dintre ele cam la jumătate din mărimea unui buton de cămașă din creier, este prima medicală.

Implanturile se conectează la Brain Computer Interface (BCI), dezvoltată de cercetătorii de la Universitatea din Pittsburgh. Echipa descrie rezultatele în Stiinta translationala Medicina.

„Cel mai important rezultat al acestui studiu este că microstimularea cortexului senzorial poate provoca senzații naturale în loc de furnicături”, spune coautorul studiului Andrew B. Schwartz, profesor de neurobiologie și catedră în neuroștiința sistemelor. „Această stimulare este sigură, iar senzațiile evocate sunt stabile în decurs de luni.

{youtube}L1bO-29FhMU{/youtube}

"Există încă multe cercetări care trebuie efectuate pentru a înțelege mai bine modelele de stimulare necesare pentru a ajuta pacienții să facă mișcări mai bune."

Aceasta nu este prima încercare a echipei la un BCI. În urmă cu patru ani, coautorul studiului, Jennifer Collinger, profesor asistent în medicină fizică și reabilitare, și cercetător în sistemul de sănătate VA Pittsburgh, iar echipa a demonstrat un BCI care l-a ajutat pe Jan Scheuermann, care are tetrapllegie cauzată de o boală degenerativă. Videoclipul lui Scheuermann care se hrănește cu ciocolată folosirea brațului robotic controlat de minte a fost văzută în întreaga lume. Înainte de asta, Tim Hemmes, paralizat într-un accident de motocicletă, a întins mâna cu prietena lui.

Dar modul în care brațele noastre se mișcă în mod natural și interacționează cu mediul din jurul nostru se datorează mai mult decât gândirii și mișcării musculaturii potrivite. Suntem capabili să facem diferența între o bucată de tort și o cutie de sodiu prin atingere, ridicând tortul mai ușor decât cutia. Feedbackul constant pe care îl primim din simțul tactil este de o importanță capitală, deoarece îi spune creierului unde să se miște și cu cât.

Pentru liderul de studiu Robert Gaunt, profesor asistent de medicină fizică și reabilitare, acesta a fost următorul pas pentru BCI.

Pe măsură ce Gaunt și colegii căutau candidatul potrivit, ei și-au dezvoltat și rafinat sistemul astfel încât intrările din brațul robotizat să fie transmise printr-o rețea de microelectrozi implantată în creier unde sunt localizați neuronii care controlează mișcarea mâinii și atingerea. Matricea de microelectrozi și sistemul său de control, care au fost dezvoltate de Blackrock Microsystems, împreună cu brațul robotizat, care a fost construit de Laboratorul de Fizică Aplicată al Universității Johns Hopkins, au format toate piesele puzzle-ului.

Povestea lui Copeland

În iarna anului 2004, Copeland, care în acel moment avea 18 ani, conducea noaptea pe timp ploios, când se afla într-un accident de mașină care i-a rupt gâtul și i-a rănit măduva spinării, lăsându-l cu tetraplegie din partea superioară a pieptului în jos.

După accident, s-a înscris într-un registru al pacienților dispuși să participe la studii clinice. Aproape un deceniu mai târziu, echipa de cercetare a întrebat dacă este interesat să participe la studiul experimental.

După ce a trecut testele de screening, Copeland a fost introdus în sala de operații primăvara trecută. Tehnicile de imagistică au fost folosite pentru a identifica regiunile exacte din creierul lui Copeland care corespund sentimentelor din fiecare deget și palmă.

„Pot simți aproape fiecare deget - este o senzație foarte ciudată”, a spus Copeland la aproximativ o lună după operație. „Uneori se simte electric și uneori presiunea, dar, în cea mai mare parte, pot spune majoritatea degetelor cu o precizie clară. Se simte ca degetele mele sunt atinse sau împinse. ”

În acest moment, Copeland poate simți presiunea și distinge intensitatea acesteia într-o oarecare măsură, deși nu poate identifica dacă o substanță este fierbinte sau rece, explică co-investigatorul studiului și neurochirurgul Elizabeth Tyler-Kabara.

Gaunt spune că totul despre lucrare este menit să folosească abilitățile naturale existente ale creierului pentru a reda oamenilor ceea ce a fost pierdut, dar nu uitat.

„Scopul final este de a crea un sistem care să se miște și să se simtă la fel ca un braț natural”, spune Gaunt. „Avem un drum lung de parcurs pentru a ajunge acolo, dar acesta este un început minunat”.

Programul Revoluționar de Proteză al Agenției de Proiecte de Cercetare Avansată a Apărării a asigurat cea mai mare parte a finanțării.

Sursa: Universitatea din Pittsburgh

Cărți asemănătoare:

at InnerSelf Market și Amazon