एक मस्तिष्क इम्प्लांट जो परिकलित बंदर चलना देता है

वैज्ञानिकों ने रेसस मकाकियों की एक जोड़ी में रीढ़ की हड्डी की चोटों को बाईपास करने के लिए एक वायरलेस "मस्तिष्क-रीढ़ की हड्डी अंतरफलक" का इस्तेमाल किया है, अस्थायी रूप से लकवाग्रस्त पैर को जानबूझकर चलने की गति बहाल करना।

शोधकर्ताओं का कहना है कि यह पहली बार है कि एक न्यूरल कृत्रिम रूप से गैरकानूनी प्राइमेट के पैर सीधे चलने के आंदोलन को बहाल करने के लिए इस्तेमाल किया गया है।

ब्राउन यूनिवर्सिटी में इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर डेविड ब्रोर्टन और एक सह-प्रमुख लेखक कहते हैं, "हमने विकसित प्रणाली में मस्तिष्क की मोटर प्रांतस्था से दर्ज संकेतों का उपयोग किया है जो तंत्रिकाय तंत्र के तंत्रिकाय तंत्र की गति को गति देने के लिए जिम्मेदार हैं।" अध्ययन का "सिस्टम चालू होने पर, हमारे अध्ययन में जानवरों की सामान्य स्थिति लगभग सामान्य थी।"

यह काम उन मनुष्यों के लिए तैयार की गई एक ऐसी प्रणाली को विकसित करने में मदद कर सकता है, जिन पर रीढ़ की हड्डी की चोट होती है।

संचार पुन: स्थापित करें

"ऐसा कोई सबूत हैं जो मस्तिष्क नियंत्रित स्पाइनल उत्तेजना प्रणाली रीढ़ की हड्डी की चोट के बाद पुनर्वास बढ़ा सकते हैं" "यह संभावना है कि आगे के परीक्षण की ओर एक कदम है।"

इकोले पॉलीटेक्निक फेडरेराल लॉज़ेन (ईपीएफएल) के प्रोफेसर ग्रेगोरी कोर्टनी ने सहयोग का नेतृत्व किया, इंटरैक्शन के रीढ़ की हड्डी का परीक्षण करने के लिए स्विट्जरलैंड में नैदानिक ​​परीक्षण शुरू कर दिया है। उन्होंने चेतावनी दी: "आगे कई चुनौतियां हैं और इस हस्तक्षेप के सभी घटकों को लोगों में जांचने के कई साल लग सकते हैं।"


आंतरिक सदस्यता ग्राफिक


मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी में न्यूरॉन्स के बीच एक जटिल परस्पर क्रिया के कारण चलना संभव है। मस्तिष्क के मोटर कॉर्टेक्स में उत्पन्न होने वाले विद्युत संकेत निचले रीढ़ की हड्डी में काठ का क्षेत्र तक जाते हैं, जहां वे मोटर न्यूरॉन्स को सक्रिय करते हैं जो पैर को फैलाने और फ्लेक्स करने के लिए जिम्मेदार मांसपेशियों के आंदोलन को समन्वित करते हैं।

ऊपरी रीढ़ की हड्डी की चोट मस्तिष्क और निचले रीढ़ की हड्डी के बीच संपर्क को काट सकती है। दोनों मोटर प्रांतस्था और रीढ़ की हड्डी में न्यूरॉन्स पूरी तरह कार्यात्मक हो सकते हैं, लेकिन वे अपनी गतिविधि का समन्वय करने में असमर्थ हैं। अध्ययन का लक्ष्य इस तरह से कुछ संचार पुनः स्थापित करना था।

मस्तिष्क-रीढ़ की हड्डी का अंतर मोटर कोर्टेक्स से संकेतों को रिकॉर्ड करने के लिए मस्तिष्क में प्रत्यारोपित एक गोली-आकार के इलेक्ट्रोड सरणी का उपयोग करता है। ब्रेनगेट सहयोग, जो ब्राउन, केस वेस्टर्न रिजर्व विश्वविद्यालय, मैसाचुसेट्स जनरल अस्पताल, प्रोविडेंस वीए मेडिकल सेंटर और स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी शामिल हैं, एक शोध टीम द्वारा मानव में जांच के उपयोग के लिए कुछ हिस्सों में सेंसर तकनीक विकसित की गई थी।

इस तकनीक का उपयोग चल रहे पायलट नैदानिक ​​परीक्षणों में किया जा रहा है, और इसका उपयोग पहले में किया गया था अध्ययन ब्राउन न्यूरोएन्जिनियर लेह हौचबर्ग के नेतृत्व में जिसमें टेट्राप्लिया वाले लोग अपने हाथों की आवाजाही के बारे में सोचकर रोबोट बाक्स को संचालित करने में सक्षम थे।

एक वायरलेस न्यूरोसेन्सर, ब्राउन के प्रोफेसर आर्टो नूरमीको की न्यूरोएन्निनाइएरिंग प्रयोगशाला में विकसित हुई, जिसमें एक टीम ने बोर्टन को शामिल किया था, जो मस्तिष्क चिप द्वारा एक कंप्यूटर से बेतरतीब ढंग से इकट्ठा किए गए संकेतों को भेजते हैं जो उन्हें डीकोड करते हैं और उन्हें वायरलेस में एक विद्युत रीढ़ की हड्डी उत्तेजना में भेज देते हैं। रीढ़ की हड्डी, चोट के क्षेत्र के नीचे डीसीड मस्तिष्क द्वारा समन्वित पैटर्न में वितरित विद्युत प्रवाह, जो रीढ़ की हड्डी की नसों को संकेत देते हैं जो नियंत्रण को नियंत्रित करते हैं।

मस्तिष्क संकेतों के डीकोडिंग को जांचने के लिए, शोधकर्ताओं ने स्वस्थ मकाकों में मस्तिष्क सेंसर और वायरलेस ट्रांसमीटर को प्रत्यारोपित किया। संवेदक द्वारा रिलायंस किए गए संकेतों को तब जानवरों के पैर आंदोलनों पर मैप किया जा सकता है। उन्होंने दिखाया कि डिकोडर ने सही ढंग से अनुमान लगाया था कि मस्तिष्क के विस्तार से जुड़े पैर और पैर की मांसपेशियों के प्रवाह

वायरलेस महत्वपूर्ण है

बोरटॉन का कहना है कि मस्तिष्क के संकेतों को प्रसारित करने की क्षमता वायरलेस रूप से इस काम के लिए महत्वपूर्ण थी। वायर्ड मस्तिष्क-संवेदन प्रणाली आंदोलन की स्वतंत्रता को सीमित करती है, जो बारी-बारी से सूचना शोधकर्ताओं को गतिरोध के बारे में इकट्ठा करने में सक्षम हैं।

"यह वायरलेस तरीके से हमें सामान्य संदर्भों में और प्राकृतिक व्यवहार के दौरान तंत्रिका गतिविधि को मैप करने के लिए सक्षम बनाता है," बोर्टन कहते हैं। "यदि हम वास्तव में न्यूरोप्रोस्थेटिक्स के लिए लक्ष्य रखते हैं जो किसी दिन रोज़ाना की गतिविधियों के दौरान मानव मरीजों की सहायता के लिए तैनात किया जा सकता है, तो ऐसी रिक्तिकृत रिकॉर्डिंग तकनीक महत्वपूर्ण होगी।"

वर्तमान कार्य के लिए, में प्रकाशित प्रकृति, शोधकर्ताओं ने ईपीएफएल पर कोर्टीन लैब द्वारा विकसित रीढ़ की हड्डी के नक्शे के साथ गतिमान प्रभाव को कैसे प्रभावित किया, इसकी समझ को संयुक्त रूप से जोड़ा, जिसने नियंत्रित नियंत्रण के लिए जिम्मेदार रीढ़ की हड्डी में तंत्रिका के आकर्षण स्थलों की पहचान की। इसने टीम को न्यूरल सर्किटों की पहचान करने में सक्षम बनाया जो कि रीढ़ की हड्डी के प्रत्यारोपण द्वारा उत्तेजित होना चाहिए।

इन टुकड़ों के साथ, शोधकर्ताओं ने तब पूरे मैकेक पर घावों के साथ संपूर्ण तंत्र का परीक्षण किया जो कि उनके छिद्रों रीढ़ की हड्डी में रीढ़ की हड्डी को फैलाया। इस प्रकार की चोट के साथ मकाक आम तौर पर एक महीने या उससे अधिक की अवधि में प्रभावित पैर पर कार्यात्मक नियंत्रण हासिल कर लेते हैं, शोधकर्ताओं का कहना है। चोट लगने के बाद टीम ने हफ्ते में अपनी प्रणाली का परीक्षण किया, जब प्रभावित लेग पर कोई प्रभाववादी नियंत्रण नहीं हुआ।

निष्कर्ष बताते हैं कि सिस्टम चालू होने पर, जानवरों ने एक पैदल चलने पर चलने के दौरान स्वैच्छिक रूप से अपने पैर हिलते हुए शुरू किया था। स्वस्थ नियंत्रणों के साथ कीनेमेटिक तुलना में पता चला कि मस्तिष्क-नियंत्रित उत्तेजना की सहायता से घावों वाले मकाक, लगभग सामान्य गतिरोध पैटर्न का निर्माण करने में सक्षम थे।

यह दिखाते हुए कि सिस्टम अहिंसात्मक प्राइमेट में काम करता है, एक महत्वपूर्ण कदम है, शोधकर्ताओं ने इस बात पर जोर दिया कि मनुष्य में प्रणाली का परीक्षण शुरू करने के लिए अधिक काम किया जाना चाहिए। उन्होंने अध्ययन में कई सीमाएं भी बताई।

उदाहरण के लिए, जब इस अध्ययन में इस्तेमाल की जाने वाली प्रणाली मस्तिष्क से रीढ़ की हड्डी में सफलतापूर्वक संकेत देती है, तो इसमें मस्तिष्क में संवेदी जानकारी वापस करने की क्षमता नहीं होती है। टीम यह भी परीक्षण करने में असमर्थ थी कि प्रभावित पैर को जानवरों पर कितना दबाव लागू करने में सक्षम थे। हालांकि यह स्पष्ट था कि अंग कुछ वजन कम कर रहा था, लेकिन यह इस काम से कितना स्पष्ट नहीं था

"एक पूर्ण अनुवादक अध्ययन में, हम जानवरों के चलने के दौरान कितने संतुलित होते हैं और उन बलों को मापते हैं जिन्हें वे लागू करने में सक्षम हैं, इसके बारे में अधिक मात्रा का काम करना चाहते हैं," ब्रोर्टन कहते हैं।

सीमाओं के बावजूद, अनुसंधान ने प्राइमेट्स में भावी अध्ययनों के लिए मंच तैयार किया और, कुछ बिंदु पर, संभवतः मानवों में पुनर्वास सहायता के रूप में।

"तंत्रिका विज्ञान में एक वचन है कि सर्किट जो एक साथ तार को एक साथ मिलते हैं," बोर्टन कहते हैं। "यहां यह विचार है कि मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी को एक साथ मिलकर, हम पुनर्वास के दौरान सर्किट की वृद्धि को बढ़ाने में सक्षम हो सकते हैं। यह इस काम के प्रमुख लक्ष्यों में से एक है और सामान्य रूप से इस क्षेत्र का लक्ष्य है। "

यूरोपियन कम्युनिटी के सातवें फ्रेमवर्क प्रोग्राम, इंटरनेशनल फाउंडेशन फॉर रिसर्च इन परपलेजिया स्टार्टिंग ग्रांट से आए फ़ंडिंग, जिनेवा मैरी क्यूरी फ़ेलोशिप में वाइस सेंटर, मैरी क्यूरी COFUND EPFL फ़ेलोशिप, मेडट्रोनिक मॉर्टन क्योर पैरालिसिस फ़ेलोशिप, NanoTera.ch कार्यक्रम, रोबोटिक्स सिनर्जिया कार्यक्रम में अनुसंधान के लिए राष्ट्रीय केंद्र, चीन-स्विस विज्ञान और प्रौद्योगिकी सहयोग और स्विस नेशनल साइंस फाउंडेशन।

स्रोत: ब्राउन विश्वविद्यालय

{यूट्यूब}pDLCuCpn_iw{/youtube}

संबंधित पुस्तकें:

at इनरसेल्फ मार्केट और अमेज़न