Nathan Copeland, en 28-årig mand, der ikke kunne føle eller bevæge sine underarme og ben efter en bilulykke, har genvundet følelsen af ​​berøring gennem en robotarm, som han styrer med sin hjerne.

Copelands kirurgi, der involverede implantering af fire små mikroelektrode-arrays, der hver var halvdelen af ​​størrelsen på en skjorteknap i hans hjerne, er en medicinsk først.

Implantaterne opretter forbindelse til Brain Computer Interface (BCI), udviklet af forskere ved University of Pittsburgh. Holdet beskriver resultaterne i Science Translationel Medicin.

”Det vigtigste resultat i denne undersøgelse er, at mikrostimulation af sensorisk cortex kan fremkalde naturlig fornemmelse i stedet for prikken,” siger studieforfatter Andrew B. Schwartz, professor i neurobiologi og leder af systemneurovidenskab. ”Denne stimulering er sikker, og de fremkaldte fornemmelser er stabile over måneder.

{youtube}L1bO-29FhMU{/youtube}

"Der er stadig meget forskning, der skal udføres for bedre at forstå de stimuleringsmønstre, der er nødvendige for at hjælpe patienter med at få bedre bevægelser."

Dette er ikke holdets første forsøg på en BCI. For fire år siden studerede medforfatter Jennifer Collinger, adjunkt i fysisk medicin og rehabilitering og forsker for VA Pittsburgh Healthcare System, og holdet en BCI, der hjalp Jan Scheuermann, der har quadriplegia forårsaget af en degenerativ sygdom. Videoen af ​​Scheuermann, der fodrer sig med chokolade ved hjælp af den sindstyrede robotarm blev der set rundt omkring i verden. Før det var Tim Hemmes, lammet i en motorcykelulykke, rakte ud for at røre hænderne med sin kæreste.

Men den måde, hvorpå vores arme naturligt bevæger sig og interagerer med miljøet omkring os, skyldes mere end bare at tænke og flytte de rigtige muskler. Vi er i stand til at skelne mellem et stykke kage og en sodavand gennem berøring, idet vi tager kagen mere blidt op end dåsen. Den konstante feedback, vi modtager fra berøringssansen, er af største vigtighed, da den fortæller hjernen, hvor den skal bevæge sig, og hvor meget.

For studieleder Robert Gaunt, adjunkt i fysisk medicin og rehabilitering, var det næste skridt for BCI.

Da Gaunt og kolleger ledte efter den rigtige kandidat, udviklede de og forfinet deres system, således at input fra robotarmen transmitteres gennem et mikroelektrodearray implanteret i hjernen, hvor neuronerne, der styrer håndbevægelse og berøring, er placeret. Mikroelektrodearrayet og dets kontrolsystem, som blev udviklet af Blackrock Microsystems sammen med robotarmen, der blev bygget af Johns Hopkins University's Applied Physics Lab, dannede alle brikkerne i puslespillet.

Copelands historie

I vinteren 2004 kørte Copeland, som var 18 på det tidspunkt, natten i regnvejr, da han var i en bilulykke, der knækkede ham og skadede rygmarven og efterlod ham med quadriplegia fra det øvre bryst og ned.

Efter ulykken havde han tilmeldt sig et register over patienter, der var villige til at deltage i kliniske forsøg. Næsten et årti senere spurgte forskergruppen, om han var interesseret i at deltage i den eksperimentelle undersøgelse.

Efter at han bestod screeningstesten, blev Copeland trillet ind i operationsstuen sidste forår. Billedteknik blev brugt til at identificere de nøjagtige regioner i Copelands hjerne svarende til følelser i hver af hans fingre og hans håndflade.

"Jeg kan mærke næsten hver eneste finger - det er en virkelig underlig fornemmelse," sagde Copeland omkring en måned efter operationen. ”Nogle gange føles det elektrisk og nogle gange dets tryk, men for det meste kan jeg fortælle de fleste fingre med bestemt præcision. Det føles som om mine fingre bliver rørt eller skubbet. ”

På dette tidspunkt kan Copeland føle pres og skelne dets intensitet til en vis grad, skønt han ikke kan identificere, om et stof er varmt eller koldt, forklarer medundersøger og neurokirurg Elizabeth Tyler-Kabara.

Gaunt siger, at alt om arbejdet er beregnet til at gøre brug af hjernens naturlige, eksisterende evner til at give folk tilbage, hvad der var tabt, men ikke glemt.

”Det ultimative mål er at skabe et system, der bevæger sig og føles som en naturlig arm,” siger Gaunt. "Vi har en lang vej at gå derhen, men det er en god start."

Defense Advanced Research Projects Agency's Revolutionizing Prosthetics-program tilvejebragte det meste af finansieringen.

Kilde: University of Pittsburgh

Relaterede Bøger:

at InnerSelf Market og Amazon