Isang bagay na kasing simple ng pagpili ng isang tasa ng tsaa ay nangangailangan ng isang kakila-kilabot na maraming aksyon mula sa iyong katawan. Sunog ang iyong mga kalamnan sa braso upang ilipat ang iyong bisig patungo sa tasa. Ang iyong mga kalamnan sa daliri ay apoy upang buksan ang iyong kamay at yumuko ang iyong mga daliri sa paligid ng hawakan. Ang iyong mga kalamnan sa balikat ay pinapanatili ang iyong bisig mula sa pagpapalabas ng iyong balikat at ang iyong mga pangunahing kalamnan tiyakin na hindi ka mag-tip dahil sa sobrang timbang ng tasa. Ang lahat ng mga kalamnan ay kailangang sunugin sa isang tumpak at coordinated na paraan, at pa ang iyong lamang nakakamalay pagsisikap ay ang pag-iisip: "Alam ko: tsaa!"

Ito ang dahilan kung bakit napakahirap ang pagpapagana ng isang paralisadong paa. Karamihan sa mga paralisadong kalamnan ay maaari pa ring magtrabaho, ngunit ang kanilang komunikasyon sa utak ay nawala, kaya hindi sila tumatanggap ng mga tagubilin sa apoy. Hindi pa namin maayos ang pinsala sa utak ng gulugod upang ang isang solusyon ay i-bypass ito at ibigay ang mga tagubilin sa mga kalamnan sa artipisyal na paraan. At salamat sa pag-unlad ng teknolohiya para sa pagbabasa at pagbibigay-kahulugan sa aktibidad ng utak, ang mga tagubilin na ito ay maaaring isang araw ay direktang mula sa isip ng isang pasyente.

Maaari naming gumawa ng paralisado kalamnan sunog sa pamamagitan ng stimulating ang mga ito sa mga electrodes inilagay sa loob ng mga kalamnan o sa paligid ng nerbiyos na supply sa kanila, isang pamamaraan na kilala bilang functional electrical stimulation (FES). Pati na rin ang pagtulong sa mga tao na lumipat sa paralisado, ginagamit din ito upang maibalik ang pantog ng tungkulin, makabuo ng epektibong pag-ubo at magbigay ng lunas sa sakit. Ito ay isang kamangha-manghang teknolohiya na maaaring gumawa ng malaking pagkakaiba sa buhay ng mga taong may pinsala sa spinal cord.

Si Dimitra Blana at ang kanyang mga kasamahan sa Keele ay nagtatrabaho kung paano itugma ang teknolohiyang ito sa kumplikadong hanay ng mga tagubilin na kinakailangan upang magpatakbo ng isang braso. Kung gusto mong kunin ang tasa ng tsaa, kung anu-anong mga kalamnan ang kailangang sunugin, kailan at kung magkano? Ang mga tagubilin sa pagpapaputok ay kumplikado, at hindi lamang dahil sa malaking bilang ng mga kalamnan sa core, balikat, braso at daliri na kasangkot. Habang dahan-dahan mong inumin ang iyong tsaa, nagbabago ang mga tagubilin na iyon, dahil nagbabago ang bigat ng tasa. Upang makagawa ng ibang bagay, tulad ng scratch your nose, ang mga tagubilin ay ganap na naiiba.

Sa halip na subukan lamang ang iba't ibang mga pattern ng pagpapaputok sa mga paralyzed na kalamnan sa pag-asa sa paghahanap ng isa na gumagana, maaari mong gamitin mga modelo ng computer ng musculoskeletal system upang makalkula ang mga ito. Ang mga modelong ito ay mga paglalarawan sa matematika kung paano kumilos ang mga kalamnan, buto at mga joints at nakikipag-ugnayan sa panahon ng paggalaw. Sa simulations, maaari kang gumawa ng mga kalamnan na mas malakas o mas mahina, "paralisado" o "pinalalakas sa labas". Maaari mong subukan ang iba't ibang mga pattern ng pagpapaputok nang mabilis at ligtas, at maaari mong gawin ang mga modelo na kunin ang kanilang mga tsaang tsaa nang paulit-ulit - kung minsan ay mas matagumpay kaysa sa iba.

Pag-modelo ng mga kalamnan

Upang subukan ang teknolohiya, ang koponan sa Keele ay nagtatrabaho sa Cleveland FES Center sa US, kung saan sila nagtanim hanggang sa 24 electrodes sa mga kalamnan at nerbiyos ng mga kalahok sa pananaliksik. Ginagamit nila ang pagmomolde upang magpasya kung saan ilalagay ang mga electrodes dahil may mas paralyzed muscles kaysa sa mga electrodes sa kasalukuyang mga sistema ng FES.

Kung kailangan mong pumili, mas mabuti bang pasiglahin ang subscapularis o ang supraspinatus? Kung pasiglahin mo ang axillary nerve, dapat mo bang ilagay ang elektrod bago o pagkatapos ng branch sa teres minor? Upang sagutin ang mga mahirap na tanong na ito, nagpapatakbo sila ng mga simulation sa iba't ibang hanay ng mga electrodes at piliin ang isa na nagpapahintulot sa mga modelo ng computer na gawing pinaka-epektibong paggalaw.

{youtube} 1GKfWow6aFA {youtube}

Sa kasalukuyan, ang koponan ay nagtatrabaho sa balikat, na pinatatag ng isang grupo ng mga kalamnan na tinatawag na rotator sampal. Kung makuha mo ang mga tagubilin sa pagpapaputok para sa braso ay mali, maaari itong maabot para sa kutsarang sopas sa halip na kutsilyo ng mantikilya. Kung nakuha mo ang mga tagubilin sa mali sa paikot na pabilog, maaaring lumabas ang braso sa balikat. Ito ay hindi isang magandang hitsura para sa mga modelo ng computer, ngunit hindi sila magreklamo. Ang mga kalahok sa pananaliksik ay magiging mas mapagpatawad.

Ang pag-alam kung paano i-activate ang mga paralyzed na kalamnan upang makabuo ng kapaki-pakinabang na paggalaw tulad ng pagmamalasakit ay kalahati lang ng problema. Kailangan din nating malaman kung kailan i-activate ang mga kalamnan, halimbawa kapag nais ng user na kunin ang isang bagay. Isang posibilidad na basahin ang impormasyong ito nang direkta mula sa utak. Kamakailan, mga mananaliksik sa US gumamit ng implant upang makinig sa mga indibidwal na selula sa utak ng isang paralisadong indibidwal. Dahil ang iba't ibang mga paggalaw ay nauugnay sa iba't ibang mga pattern ng aktibidad ng utak, ang kalahok ay nagawang pumili ng isa sa anim na naunang programang paggalaw na pagkatapos ay nabuo sa pamamagitan ng pagpapasigla ng mga kalamnan ng kamay.

Binabasa ang utak

Ito ay isang kapana-panabik na hakbang pasulong para sa larangan ng neural prosthetics, ngunit maraming mga hamon ay mananatiling. Ang ideyal na implants sa utak ay kailangang tumagal ng maraming mga dekada - sa kasalukuyan ito ay mahirap na i-record ang parehong mga signal kahit na sa paglipas ng ilang linggo upang ang mga sistema ay kailangang recalibrated regular. Paggamit bagong disenyo ng implant or iba't ibang mga signal ng utak maaaring mapabuti ang pang-matagalang katatagan.

Gayundin, ang mga implant ay nakikinig lamang sa isang maliit na bahagi ng milyun-milyong mga selula na kumokontrol sa aming mga limbs, kaya limitado ang hanay ng mga paggalaw na maaaring mabasa. Gayunpaman, kontrol ng utak ng mga robotic limbs na may maramihang degree-of-kalayaan (kilusan, pag-ikot at matakaw) ay nakamit at ang mga kakayahan ng teknolohiyang ito ay mabilis na sumusulong.

Sa wakas, ang makinis, walang hirap na paggalaw na kadalasang kinukuha namin ay ginagabayan ng mayaman na pandama na puna na nagsasabi sa amin kung saan ang aming mga armas ay nasa espasyo at kapag ang aming mga daliri ay umaabot sa mga bagay. Gayunpaman, ang mga senyas na ito ay maaari ding mawawala pagkatapos ng pinsala nagtatrabaho ang mga mananaliksik sa implants sa utak na maaaring isang araw na ibalik ang pandama pati na rin ang paggalaw.

Ang ilang mga siyentipiko ay speculating na ang utak-pagbabasa ng teknolohiya ay maaaring makatulong sa mga indibidwal na may katawan upang makipag-usap nang mas mahusay sa mga computer, mga mobile phone at kahit direkta sa iba pang mga talino. Gayunpaman, ito ay nananatili sa larangan ng science fiction samantalang ang kontrol sa utak para sa mga medikal na aplikasyon ay mabilis na nagiging klinikal na katotohanan.

Tungkol sa Ang May-akda

Dimitra Blana, Research Fellow sa Biomedical Engineering, Keele University

Andrew Jackson, Wellcome Trust Senior Research Fellow, Newcastle University

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa Ang pag-uusap. Basahin ang ang orihinal na artikulo.

Mga Kaugnay Books

at InnerSelf Market at Amazon