Gelähmten Affe steuert Arm über Gehirn


Eine Affe, die teilweise durch eine Verletzung des Rückenmarks gelähmt konnte seine Kontrollgruppe über einen externen Link zwischen Gehirn und Rückenmark, eine neue Studie zeigt.

Auch nach einer Verletzung des Rückenmarks oder Schlaganfall kann die Nervensystem Verdrahtung oberhalb und unterhalb der Verletzung intakt bleiben. In diesem Sinne erstellt die Forscher eine künstliche elektrische Verbindung zwischen der verletzten Affe Gehirn und einen Bereich unterhalb der beschädigte Teil seiner Rückenmark. Dies erlaubt das Tier seine Rückenmark sich seine Armmuskeln neuralen Signale übermitteln. Die Ergebnisse wurden online detaillierte Donnerstag (April 11) in der Zeitschrift Frontiers in neuronale Schaltkreise.

"In der fernen Zukunft, ist es denkbar, dass eine könnte viele Signale in der Hirnrinde zu Trigger viele der Stimulation an verschiedenen Standorten der Wirbelsäule, und beginnen, einige grundlegenden Funktionen wie Verständnis und Bewegung, wiederherstellen" LiveScience sagte Studie Co-Autor Eberhard Fetz, Neurowissenschaftler an der University of Washington in Seattle. Aber Fetz fügte hinzu, dass die Technologie noch ein langer Weg aus. [Im Inneren des Gehirns: eine Foto-Reise durch die Zeit]

Ein Affe einhaken

Frühere Studien haben gezeigt, dass Affen Gehirnsignale verwenden können, um die elektrischen Stimulation der Muskeln zu steuern, die vorübergehend gelähmt, aber anregend die Muskeln direkt dazu sehr schnell Müdigkeit verursacht wurden. In der neuen Studie stimuliert die Forscher die Wirbelsäule statt der Muskeln, in der Hoffnung auf Wiederherstellung mehr koordinierte, natürliche Bewegung mit einem Makaken-Affen mit einer Läsion des oberen Rückenmarks. Diese Läsion teilweise gelähmt eines seiner Oberarme und machte den Affen nicht in der Lage, seine Finger unabhängig voneinander zu bewegen.

Chirurgisch implantiert Forscher Elektroden in den motorischen Kortex und prämotorischen Kortex des Gehirns der Affe, in Bereichen, die Arm und Hand Bewegungen zu kontrollieren. Auch implantierten sie Elektroden in den Affen Rückenmark.

Die Makaken wurde ausgebildet, um einen Cursor auf einem Computerbildschirm durch seine Handgelenk Muskeln. Später wurde das Tier ausgebildet, zum Bewegen des Cursors mit seinen Verstand allein, über Signale von den Elektroden in das Gehirn aufgenommen. Im Gegensatz zu einigen früheren Studien, die einzelnen Neuronen aufgenommen, erfasst diese Studie die kombinierte Aktivität von Gruppen von Neuronen.

Seinem Handgelenk beugen

Mithilfe der Signale vom Gehirn aufgenommen, um elektrischen Stimulation des Rückenmarks zu kontrollieren, erstellt die Forscher eine künstliche Brücke zwischen den beiden Bereichen. Der Affe war in der Lage, diese Brücke zu verwenden, um erfolgreich ihre Handgelenk Muskeln um den Computer-Cursor fahren spielen.

Als nächstes die Forscher nahmen die schwache elektrische Signale von Muskeln in der Affe teilweise gelähmten Arm und fütterte sie zurück ins Rückenmark, erstellen eine selbstverstärkende Schleife.

Obwohl diese Ergebnisse nur in einem Affen waren, sie suggerieren, dass künstliche Verbindungen zwischen dem Gehirn und Rückenmark Kontrolle über die Gliedmaßen nach Schädigung des Rückenmarks wiederherstellen könnte, sagte Fetz. Es hängt von der Art der Verletzung und das Ausmaß der Kontrolle, die diese Methode erzielen kann, sagte er, aber es ist ein Proof-of-Concept, das eine Gehirn-Rückenmark-Verbindung wie dies funktionieren könnte.

"Es ist ein kleiner Schritt, aber sicherlich ein Schritt in die richtige Richtung", sagte Neurowissenschaftler Lee Miller von der Northwestern University, der an der Studie beteiligt war. Die Bewegungen gezeigt werden sind sehr einfach, Miller sagte, aber "letztlich kann Spinal Cord Stimulation Versprechen bieten."

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