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Gehirn Chip hilft gelähmt "Typ" mit ihrem Verstand

DIENSTAG , 21. Februar 2017 (HealthDay News) - Ein im Gehirn implantierter Mikrochip half gelähmten Patienten auf einem Computer per Gedankenkontrolle mit den schnellsten Geschwindigkeiten, die noch in solchen Experimenten beobachtet wurden, "einzugeben" Forschung an "Brain-Computer-Interface" -Systemen. Wissenschaftler haben die Technologie untersucht, um Patienten mit Lähmungen oder Extremitätenamputationen mehr Unabhängigkeit in ihrem täglichen Leben zu ermöglichen.

In den letzten Jahren haben Forscher an einigen Universitäten Mikrochip-Implantaten an eine kleine Anzahl von Patienten gegeben, das erlaubte Patienten, robotische Glieder unter Verwendung ihrer Gedanken zu kontrollieren.

Und gerade letzten Monat berichteten Wissenschaftler von einer nichtinvasiven Technologie - unter Verwendung fortgeschrittener Gehirnbildgebung - die vier "eingesperrte" Patienten erlaubte (mit vollständiger Lähmung aller willkürlichen Muskeln) ), um Ja-Nein-Fragen zu beantworten.

Alle vier Patienten hatten fortgeschrittene amyotrophe Lateralsklerose (ALS) - allgemein bekannt als Lou Gehrig-Krankheit - und waren völlig unfähig zu kommunizieren.

Die Gehirn-Computer-Technologie ist beschränkt auf das Forschungslabor für jetzt. Aber Wissenschaftler hoffen, dass es in irgendeiner Form für Menschen verfügbar sein wird, die innerhalb des nächsten Jahrzehnts zu Hause verwendet werden.

Die neue Studie umfasste drei Patienten mit schwerer Gliedmaßenschwäche. Zwei hatten eine ALS und die andere hatte eine Rückenmarksverletzung.

Jeder Patient hatte ein oder zwei winzige Siliziumchips in einem Bereich des Gehirns implantiert, der die Bewegung steuert. Signale von den Gehirnzellen der Patienten konnten dann an einen Computer übertragen werden, wo sie in "Zeigen-und-Klicken" -Befehle dekodiert wurden, die einen Cursor auf einer Bildschirmtastatur bewegten.

Zwei Patienten lernten schließlich, bei a "einzugeben" Geschwindigkeit von etwa 6 bis 8 Wörtern pro Minute. Das ist nicht weit von der Leistung Ihres typischen Smartphone-Benutzers, der etwa 12 bis 19 Wörter pro Minute erreicht, fügten die Forscher hinzu.

"Das ist offensichtlich sehr früh, und es gibt noch viel zu tun", sagte der leitende Forscher Dr. Jaimie Henderson, Professor für Neurochirurgie an der Medizinischen Fakultät der Stanford University in Stanford, Kalifornien.

Eine der größten Herausforderungen wird laut Henderson sein, das System für die reale Welt durchführbar zu machen.

Vorerst die System ist nicht benutzerfreundlich. Es erfordert Ausrüstung und technische Expertise, die außerhalb eines Labors nicht realistisch sind.

Aber, sagte Henderson, die Hindernisse für eine Heimversion sind überwindbar. Und er sagte, dass er "hoffnungsvoll" sei, was innerhalb der nächsten 10 Jahre getan werden kann.

Die Chips selbst sind winzig - etwa so groß wie ein Baby-Aspirin - und werden chirurgisch in den motorischen Kortex des Gehirns implantiert (das Bewegungsbefehlszentrum) ). Jeder Chip enthält ein Netzwerk von Elektroden, die das Gehirn vierteldick durchdringen.

Von dort aus können die Elektroden die elektrische Aktivität einzelner Zellen im motorischen Kortex anzapfen.

Grundsätzlich bei den Patienten über das Tippen nachgedacht, wurden die resultierenden elektrischen Signale an den Computer geliefert, durch spezielle Algorithmen interpretiert und dann zum Bewegen eines Bildschirmcursors verwendet.

Die Patienten lernten, den Cursor mit verschiedenen Arten der Visualisierung zu bewegen, erklärte Henderson. Eine Patientin zum Beispiel stellte sich vor, wie ihr Zeigefinger auf die Tasten tippte.

Insgesamt waren die Schreibgeschwindigkeiten der Patienten laut Henderson schneller als bei dieser Art von Technologie. "Wir sind im Bereich der Kommunikationsfähigkeiten, die den Menschen nützlich sein könnten", sagte er.

Aber um die Technologie für die reale Welt durchführbar zu machen, müssen einige Herausforderungen bewältigt werden. Zum einen, so Henderson, müsse die Technologie drahtlos werden. Es muss auch "selbstkalibrierend" und laxfreundlich sein.

"Im Moment muss ein Techniker anwesend sein", sagte Henderson.

Dennoch sagen er und seine Kollegen, dass die Technologie eines Tages sein könnte angewendet auf eine Reihe von Geräten, einschließlich Smartphones und Tablets.

Die Ergebnisse wurden am 21. Februar in der Zeitschrift

eLife veröffentlicht. Jennifer Collinger ist Assistenzprofessorin für Physikalische Medizin und Rehabilitation an der Universität von Pittsburgh. Sie und ihre Kollegen nutzen Gehirn-Computer-Technologie, um Patienten mit Lähmungen oder Amputationen dabei zu helfen, einen Roboterarm zu bewegen - wiederum im Labor.

Vor einigen Jahren berichteten die Pitt-Forscher von einem Patienten - einer 53 - alte Frau mit Tetraplegie (gelähmt in allen vier Gliedmaßen) - die gelernt hatte, den Roboterarm mit ihrem Verstand zu bewegen. Sie hatte Leistungen vollbracht, wie die Forscher hochzufiebern und sich Schokolade zu futtern.

Collinger stimmte den praktischen Barrieren zu, Gehirn-Computer-Technologie in die Häuser von Menschen zu bringen.

Es gibt auch Fragen darüber, wie gut die Technologie funktionieren wird die reale Welt und auf lange Sicht.

"Können Sie mit der Zeit ein hohes Leistungsniveau halten?" Fragte Collinger.

Trotzdem sagte sie, dass die Schreibleistung der Patienten in dieser Studie ermutigend sei.

Es gibt nichtinvasive Technologien, die Patienten mit Lähmungen oder ALS helfen sollen, Computer zu benutzen - wie Eye-Tracking-Geräte. Ein implantierter Chip müsste also gut funktionieren, um eine gute Alternative zu sein, sagte Collinger.

"Ich denke, wir sind am Punkt, wo wir anfangen können darüber zu sprechen, ob dies eine brauchbare Alternative zu einem Ansatz wie Auge ist -tracking ", sagte sie.

Weitere Informationen

Die ALS Association hat mehr auf Gehirn-Computer-Schnittstelle.

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