"마인드 제어"생체 공학 장치의 개발은 오늘날 자연 생명 공학 종이 3 전극을 포함하는 작은 12cm 길이의 스텐트가 어떻게 척수 손상을 입은 사람들이 생각의 힘으로 걸을 수 있도록 도와 줄 수 있는지 설명합니다.

"스텐트로드 (stentrode)"라고하는이 장치는 목의 경정맥에 삽입되어 뇌의 운동 피질에 도달 할 때까지 정맥을 밀어 올려 근육 활동을 담당합니다.

저는 장치를 개발하고 테스트하는 39 팀의 일원이었으며 내년에는 빅토리아에서 임상 시험을 계획하고 있습니다.

어떻게 진행합니까?

모터 피질과 함께 스텐트로드의 위치는 움직임을 시작하는 신경 신호를 수신 할 수있게합니다. 이 신호를 12 마이크로 리드로 컴퓨터 인터페이스로 보냅니다.

멜버른 대학교. 출처

여기에서, 신호는 바이오닉 보철 사지에서부터 변압기 형 외부 골격 인 전신 외골격에 이르기까지 모든 것을 조작 할 수있는 정보로 변환됩니다.

이 연구는 2002에서 발견 한 이전 연구를 기반으로합니다. 원숭이는 컴퓨터 커서를 움직일 수 있습니다 생각의 힘으로. 이것은 이론적으로 생각만으로 생체 다리를 제어하는 ​​것이 가능하다는 것을 보여 주었다.

다음으로 연구원들은 다음과 같은 전극 장치를 사용했습니다. 유타 전극 배열그리고 두개골 바로 아래에 인간의 피질에 외과 이식했습니다. 이 장치는 마비 된 환자를위한 능력 몸에서 완전히 분리 된 원격 생체 공학 팔다리를 작동하고 커피 한 모금을 마시기 위해. 이 장치는 여전히라는 회사에서 개발 중입니다. 브레인 게이트.

그러나 이러한 장치를 삽입하려면 감염 및 면역 거부 위험이있는 주요 뇌 수술이 필요합니다. 외과 적으로 이식 된 전극 어레이는 또한 뇌 염증을 유발하고 6 개월 내지 1 년에 걸쳐 신호 품질 저하를 겪을 수있다.

스텐트로드는 이러한 문제를 극복하는 것을 목표로합니다. 뇌의 혈관 구조 내에 앉아 스텐트는 혈관 벽에 통합되어 뇌 면역 세포로부터 보호합니다. 우리의 전임상 연구에 따르면 뇌가 스텐트로드 픽업이 실제로 혈관이 통합됨에 따라 시간이 지남에 따라 더 깨끗 해지고 강해짐을 알 수 있습니다.

다음 단계 : 환자 이식

스텐트로드 임플란트를받은 최초의 환자는 척추 손상을 겪고 사지 마비로 끝나는 사람들이 될 것입니다.

임플란트를 받기 전에 환자는 기능적 MRI 스캔을받습니다. 그들은 팔을 좌우로 상하로 움직이는 것을 상상하고 컴퓨터 화면에서 목표를 향해 손을 움직이는 것을 상상해야합니다.

이것은 장치가 운동 피질의 적절한 영역 위에 놓 이도록 보장하기 위해 외과 의사가 스텐트 로이드 이식 수술 중에 목표로 할 수있는 운동 피질의 가상 맵을 생성 할 것입니다.

그런 다음 환자 자신의 뇌는 학습 패러다임을 시작할 것입니다. 학습 패러다임은 악기 연주를 배우는 것과 매우 유사하거나 새로운 운동 기술입니다. 운동 피질의 뉴런은 환자의 생각에 반응하여 발사되며, 커서, 생체의 팔다리 또는 외골격의 움직임으로 변환됩니다.

처음에는 이러한 동작이 불안정하고 조정되지 않으며 잘못된 결과를 생성합니다. 그러나 시행 착오 과정을 통해 뇌의 신경 소성 특성은 신경 활동을 개선하여 커피를 마시거나 외골격의 도움으로 걷는 것과 같은 조정 된 활동을 가능하게합니다.

다른 가능한 용도

뇌의 고도로 분지 된 혈관 시스템은 다양한 질병을 치료하기 위해 스텐트 로이드가 다른 혈관에 침착 될 수 있음을 의미합니다.

예를 들어 발작을 유발하는 뇌 영역에 배치하면 간질 발작을 예측할 수 있습니다. 뇌의 신경 활동은 발작이 시작되기 전에 예측 가능한 방식으로 변화합니다. 스텐트로드는 이러한 경고 신호를 포착하여 환자에게 운전이나 수영과 같은 위험에 처한 활동을 중단하도록 경고합니다.

스텐트로드는 또한 신경 자극 장치로서 사용될 수있다. 파킨슨 병에 대한 현재의 치료법은 원활하고 조정 된 움직임에 필요한 도파민을 방출하기위한 심뇌 자극 (DBS)을 포함합니다. 대체 자극제로 스텐트 로이드를 사용하면 위험 뇌에 자극제를 주입하는

이 장치는 또한 운동, 대화, 식사 및 호흡 능력을 잃은 운동 신경 질환 (MND)을 가진 사람들을 도울 수 있습니다. 사람들이 의사 소통 능력을 상실하는 단계에서, 스텐트로드는 사람들이 컴퓨터를 제어 할 수있는 인터페이스를 제공하는 데 사용될 수 있습니다. 이것은 그들이 사랑하는 사람들과 계속 대화 할 수있는 소중한 달이나 몇 년을 줄 수 있습니다.

스텐트로드 최초의 인간 임상 시험은 2017에 예정되어 있습니다. 예상 결과를 볼 수 있다면 상용 버전의 기술이 2020의 상반기에 제공되기를 바랍니다.

한편, 하나의 목표는 더 많은 전극을 추가하여 마비 환자가 다시 걸을뿐만 아니라 미세한 손가락 움직임을보다 세밀하게 제어 할 수 있도록하는 것입니다. 언젠가“마비 된”바이올린 거장을 볼 수 있을까요? 우리는 시도 할 수 있습니다.