Gelähmten wandelt Gedanken in Aktion

Mit neuartigen Brain-Computer-Interface, war ein Mann vom Hals abwärts gelähmt in der Lage, einen Cursor auf einem Computerbildschirm zu bewegen, "neuronale Pong" spielen und einen Roboterarm mit nur seine Gedanken zu kontrollieren.

Die Errungenschaft, LiveScience im vergangenen Jahr berichtet und detailliert in der 13 Juli-Ausgabe der Zeitschrift Nature, könnten neuen Hoffnung für Menschen mit Lähmungen.

"Die Ergebnisse versprechen, eines Tages sein Bein Muskeln mit dieser Signale des Gehirns, effektiv wiederherstellen Gehirn Muskelkontrolle über eine physische Nervensystem aktivieren" sagte Studienleiter John Donoghue, Professor und Direktor des Brain Science Program an der Brown University.

Donoghue ist auch der chief Scientist bei Cyberkinetics Neurotechnologie Systems Inc., das Unternehmen, das das Gerät erstellt.

Wie es funktioniert

Genannt BrainGate, die so genannte "neuromotorischen Prothese" besteht aus einem chirurgisch implantierten Sensor, der die Aktivität von Dutzenden von Gehirnzellen gleichzeitig aufzeichnet. Der Sensor ist quadratisch und etwa so groß wie ein Baby-Aspirin; Es verfügt über 100 winzige Elektroden, je dünner als ein menschliches Haar.

Der Sensor wird auf der Oberfläche des Patienten motorischen Kortex, der Region des Gehirns verantwortlich für Freiwillige Bewegung implantiert.

Die Elektroden, die etwa 1 Millimeter in der Oberfläche des Gehirns eindringen, Abholung vom nahe gelegenen Neuronen elektrische Signale. Diese Signale werden über dünnen Golddrähten an einen Computer übertragen, wo sie in Echtzeit dekodiert und verwendet, um elektronische Geräte zu steuern.

Die Forscher untersuchten ursprünglich ihr System auf Affen vor dem Umzug nach klinischen Studien am Menschen.

Gedanken-Kontrolle

Der erste BrainGate Testversion Patient war Matthew Nagle, eine 25 Jahre alte Mann, der seit 2001 aufgrund von Verletzungen des Rückenmarks vom Hals abwärts gelähmt war. Verwendung des Geräts konnte Nagle einfache Aufgaben wie das Verschieben eines Cursors auf ein Ziel auf einem Computerbildschirm, simulierte E-mail öffnen, zeichnen ein Malprogramm mit Kreisformen und neuronale Pong, ein einfaches Videospiel spielen, indem Sie einfach Nachdenken über die Aufgaben. Er kontrolliert auch einen Roboterarm zu harte Bonbons holen und legen sie einen Techniker Hand ab.

"Gefragt, um" Richtig "oder"denken linke", Patienten ihre neuronalen Aktivität sofort ändern konnten," sagte Donoghue. "Und ihre Verwendung des Gerätes ist scheinbar einfach. Patienten können den Computer-Cursor zu steuern und führen ein Gespräch zur gleichen Zeit, genauso wie wir können gleichzeitig sprechen und unsere Computer zu verwenden."

Nagle verwendet das Gerät für neun Monate, bis ein Rückgang der neuralen Signale gezwungen den Prozess gestoppt werden.

Im Jahr 2005 wurde das Gerät in das Gehirn eines zweiten Patienten, ein 55 Jahre alter Mann, der hatte auch Verletzungen des Rückenmarks implantiert. Nach dem Training konnte er für drei Monate, bevor ein technisches Problem Signalverlust an den meisten der Elektroden verursacht den Cursor zu steuern.

Während des Trainings werden die Patienten gebeten, stellen Sie sich vor, eine Hand zu bewegen, als ob sie die Computer-Maus steuern wurden. BrainGate übersetzt dann die Muster der neuronalen Spikes in zweidimensionalen Befehle.

"Ausbildung Patienten zu bewegen, Dinge mit ihren Köpfen ist bei jedem Patienten anders" sagte Maryam Saleh, die mit den ersten beiden Patienten als Cyberkinetics Techniker gearbeitet.

Noch einen weiten Weg

Die Forscher sagen, dass es noch eine Menge Arbeit auf ihrem Gerät zu tun, bevor er öffentlich zugänglich werden kann.

Die aktuelle Inkarnation der BrainGate ist sperrig und umständlich und die Qualität des Signals kann variieren von Patient zu Patient und von Tag zu Tag. Auch schreiben der zweite Patient nie entwickelt, wie viel Kontrolle als Nagle und sogar Nagle Maß an Kontrolle ist immer noch "deutlich weniger als bei einer nicht behinderten Person mit einem manuell gesteuerten Computer-Cursor", die Forscher.

Die Forscher planen, schnellere und präzisere Algorithmen zur Verarbeitung von neuronalen Signalen zu beschleunigen und auch die BrainGate w-LAN und mehr tragbar sind.

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