Neuroprosthetics (ονομάζεται επίσης νευρικές προθέσεις ) είναι μια πειθαρχία που σχετίζονται με τις νευροεπιστήμες και βιοϊατρικής μηχανικής που ασχολούνται με την ανάπτυξη νευρικών προθέσεις . Νευρωνικά προθέσεις είναι μια σειρά από συσκευές που μπορούν να υποκαταστήσουν ένα κινητήρα, αισθητηριακές ή νοητικές μορφές που μπορεί να έχουν καταστραφεί, ως αποτέλεσμα ενός τραυματισμού ή ασθένειας. κοχλιακά εμφυτεύματα παρέχουν ένα παράδειγμα τέτοιων συσκευών. Οι συσκευές αυτές υποκαθιστούν τις λειτουργίες που εκτελούνται από τις τύμπανο του αυτιού και αναβολέας , ενώ προσομοιώνει την ανάλυση συχνότητας πραγματοποιήθηκε στο κοχλία . Ένα μικρόφωνο σε μια εξωτερική μονάδα συγκεντρώνει τον ήχο και επεξεργάζεται αυτό? Το επεξεργασμένο σήμα μεταφέρεται κατόπιν σε μία εμφυτευμένη μονάδα που διεγείρει τα ακουστικά νεύρα διαμέσου ενός συστοιχία μικροηλεκτροδίου . Μέσω της αντικατάστασης ή αύξηση των κατεστραμμένων αισθήσεις, αυτές οι συσκευές σκοπεύουν να βελτιώσουν την ποιότητα ζωής των ατόμων με ειδικές ανάγκες.
Αυτές οι εμφυτεύσιμες συσκευές επίσης συνήθως χρησιμοποιούνται σε πειράματα σε ζώα ως ένα εργαλείο για να βοηθήσει στην ανάπτυξη νευροεπιστήμονες μια μεγαλύτερη κατανόηση της εγκεφάλου και της λειτουργίας της. Στην παρακολούθηση ασύρματα ηλεκτρικά σήματα του εγκεφάλου που αποστέλλονται από ηλεκτροδίων εμφυτευμένων στον εγκέφαλο του θέματος, το θέμα μπορεί να μελετηθεί χωρίς τη συσκευή που επηρεάζουν τα αποτελέσματα.
Σχολαστικά και με ακρίβεια την καταγραφή των ηλεκτρικών σημάτων στον εγκέφαλο, θα βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση της σχέσης μεταξύ ενός τοπικού πληθυσμού των νευρώνων που είναι υπεύθυνοι για μια συγκεκριμένη λειτουργία.
Τα νευρικά εμφυτεύματα έχουν σχεδιαστεί για να είναι όσο το δυνατόν μικρότερες, προκειμένου να είναι η ελάχιστα επεμβατική, ιδιαίτερα στις περιοχές που περιβάλλουν τον εγκέφαλο, τα μάτια ή κοχλία. Αυτά τα εμφυτεύματα συνήθως επικοινωνούν με τους ομολόγους τους προσθετική ασύρματα. Επιπλέον, η ισχύς του παρόντος λαμβάνονται μέσω ασύρματης μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας μέσω του δέρματος. Ο ιστός που περιβάλλει το εμφύτευμα είναι συνήθως ιδιαίτερα ευαίσθητα σε άνοδο της θερμοκρασίας, πράγμα που σημαίνει ότι η κατανάλωση ενέργειας θα πρέπει να είναι ελάχιστες, ώστε να αποτραπεί η βλάβη ιστού. Η νευροπροσθετικών του παρόντος αντικείμενο της πιο διαδεδομένη χρήση είναι το κοχλιακό εμφύτευμα , με περίπου 100.000 σε χρήση παγκοσμίως από το 2006 .
Μια οπτική πρόσθεση μπορεί να δημιουργήσει μια αίσθηση της εικόνας με ηλεκτρική διέγερση των νευρώνων στο οπτικό σύστημα . Μια φωτογραφική μηχανή θα μεταδίδουν ασύρματα με ένα εμφύτευμα, το εμφύτευμα θα χαρτογραφήσει την εικόνα σε μία συστοιχία ηλεκτροδίων. Η σειρά των ηλεκτροδίων πρέπει να διεγείρει αποτελεσματικά 600-1000 περιοχές, όπως οι οπτικές τόνωση νευρώνες στον αμφιβληστροειδή έτσι θα δημιουργήσει μια εικόνα. Η διέγερση μπορεί επίσης να γίνει οπουδήποτε κατά μήκος της διαδρομής του τρόπου οπτικών σημάτων. Το οπτικό νεύρο μπορεί να διεγείρεται προκειμένου να δημιουργηθεί μια εικόνα, ή ο οπτικός φλοιός μπορεί να διεγερθεί, μολονότι κλινικές δοκιμές αποδείχθηκαν πιο επιτυχείς για αμφιβληστροειδούς εμφυτεύματα.
Μια οπτική προσθέσεως σύστημα αποτελείται από μια εξωτερική (ή εμφυτεύσιμου) σύστημα απεικόνισης το οποίο αποκτά και επεξεργάζεται το βίντεο. Ισχύς και τα δεδομένα θα μεταδίδονται στο εμφύτευμα ασύρματα με την εξωτερική μονάδα. Το εμφύτευμα χρησιμοποιεί την λαμβανόμενη ισχύ / δεδομένων για τη μετατροπή των ψηφιακών δεδομένων σε μια αναλογική έξοδο που θα παραδοθεί στο νεύρο μέσω μικρο ηλεκτρόδια.
Φωτοϋποδοχείς είναι οι εξειδικευμένους νευρώνες που μετατρέπουν τα φωτόνια σε ηλεκτρικά σήματα. Είναι μέρος του αμφιβληστροειδούς , ένα πολυστρωματικό νευρική δομή περίπου 200 um παχύ ότι οι γραμμές στο πίσω μέρος του οφθαλμού . Το επεξεργασμένο σήμα στέλνεται προς τον εγκέφαλο μέσω του οπτικού νεύρου . Εάν οποιοδήποτε τμήμα αυτής της οδού έχει καταστραφεί τύφλωση μπορεί να συμβεί.
Τύφλωση μπορεί να προκληθεί από βλάβη στο οπτικό μονοπάτι ( κερατοειδής , υδατοειδές υγρό , κρυσταλλικό φακό , και υαλώδη ). Αυτό μπορεί να συμβεί ως αποτέλεσμα της νόσου ή ατυχήματος. Οι δύο πιο κοινές εκφυλιστικών παθήσεων του αμφιβληστροειδούς που οδηγούν σε τύφλωση δευτερογενή σε απώλεια φωτοδέκτη είναι συναφής με την ηλικία εκφύλιση της ωχράς κηλίδας (AMD) και μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια (RP).
Η πρώτη κλινική δοκιμή ενός μόνιμα εμφυτεύεται στον αμφιβληστροειδή πρόθεση ήταν μια συσκευή με μια παθητική σειρά microphotodiode με 3500 στοιχεία. Αυτή η μελέτη υλοποιήθηκε στο Optobionics, Inc, το 2000. Το 2002, Second Sight Medical Products, Inc (Sylmar, CA), άρχισε μια δίκη με ένα πρωτότυπο επιωχρικών εμφύτευμα με 16 ηλεκτρόδια. Τα θέματα ήταν έξι άτομα με γυμνά αντίληψη φωτός δευτερογενής RP. Τα θέματα αποδείξει την ικανότητά τους να διακρίνουν μεταξύ τριών κοινών αντικειμένων (πλάκα, κύπελλο, και μαχαίρι) σε επίπεδα πάνω από στατιστικά ευκαιρία. Ένα ενεργό υπο αμφιβληστροειδούς συσκευή που αναπτύχθηκε από Retina Implant GMbH (Reutlingen, Γερμανία) άρχισαν τις κλινικές δοκιμές το 2006. Ένα IC με 1500 microphotodiodes εμφυτεύθηκε κάτω από τον αμφιβληστροειδή. Οι microphotodiodes χρησιμεύουν για να διαμορφώσουν παλμούς ρεύματος με βάση την ποσότητα του φωτός που προσπίπτει στο φωτοδίοδος .
Το σπερματικό πειραματική εργασία προς την ανάπτυξη του οπτικού προσθέσεις έγινε με διέγερση του φλοιού χρησιμοποιώντας ένα πλέγμα των ηλεκτροδίων μεγάλης επιφανείας. Το 1968 Giles Brindley εμφυτευμένη συσκευή κατά 80 ηλεκτροδίων για την οπτική επιφάνεια του φλοιού ενός 52-year-old γυναίκα τυφλή. Ως αποτέλεσμα της διέγερσης ο ασθενής ήταν σε θέση να δει φωτοψίες σε 40 διαφορετικές θέσεις του οπτικού πεδίου. Αυτό το πείραμα έδειξε ότι μια ηλεκτρική συσκευή εμφυτευμένη διεγέρτη θα μπορούσε να αποκαταστήσει κάποιο βαθμό της όρασης. Πρόσφατες προσπάθειες σε οπτικό φλοιό πρόσθεση έχουν αξιολογήσει την αποτελεσματικότητα του οπτικού φλοιού διέγερση σε μια μη-ανθρώπινα πρωτεύοντα θηλαστικά. Σε αυτό το πείραμα μετά από μια διαδικασία εκπαίδευσης και χαρτογράφηση ο πίθηκος είναι σε θέση να εκτελέσει το ίδιο οπτικό έργο saccade με τόσο φως και ηλεκτρική διέγερση.
Οι απαιτήσεις για υψηλή ανάλυση πρόθεσης του αμφιβληστροειδούς θα πρέπει να ακολουθήσουν από τις ανάγκες και τις επιθυμίες των τυφλών ατόμων που θα επωφεληθούν από τη συσκευή. Αλληλεπιδράσεις με αυτούς τους ασθενείς δείχνουν ότι η κινητικότητα χωρίς μπαστούνι, αναγνώριση προσώπου και ανάγνωση είναι τα κύρια απαραίτητες ικανότητες που επιτρέπουν.
Τα αποτελέσματα και οι επιπτώσεις της πλήρως λειτουργική οπτική προθέσεις είναι συναρπαστική. Ωστόσο, οι προκλήσεις είναι σοβαρές. Προκειμένου για μια καλή ποιότητα εικόνας που πρέπει να χαρτογραφηθεί στον αμφιβληστροειδή ένας μεγάλος αριθμός των μικρο-κλίμακας συστοιχίες ηλεκτροδίων χρειάζονται. Επίσης, η ποιότητα της εικόνας εξαρτάται από το πόσο πληροφορία μπορεί να σταλεί μέσω της ασύρματης ζεύξης. Επίσης αυτή η υψηλή ποσότητα των πληροφοριών θα πρέπει να λαμβάνονται και επεξεργάζονται από το εμφύτευμα χωρίς πολλή κατανάλωση ισχύος που μπορεί να βλάψει τον ιστό. Το μέγεθος του εμφυτεύματος είναι επίσης μεγάλη ανησυχία. Κάθε εμφύτευμα θα προτιμάται να είναι ελάχιστα επεμβατική.
Με αυτή τη νέα τεχνολογία, πολλοί επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένων Karin Moxon στο Drexel , John Chapin στο SUNY , και Miguel Nicolelis στο Duke University , ξεκίνησε έρευνα για το σχεδιασμό του ένα εξελιγμένο οπτικό πρόθεση. Άλλοι επιστήμονες [ ποιοι; ] έχουν διαφωνήσει με την εστίαση της έρευνας τους, υποστηρίζοντας ότι η βασική έρευνα και το σχεδιασμό της πυκνοκατοικημένες μικροσκοπικό καλώδιο δεν ήταν αρκετά περίπλοκο για να προχωρήσετε.
Μια οπτική προσθέσεως σύστημα αποτελείται από μια εξωτερική (ή εμφυτεύσιμου) σύστημα απεικόνισης το οποίο αποκτά και επεξεργάζεται το βίντεο. Ισχύς και τα δεδομένα θα μεταδίδονται στο εμφύτευμα ασύρματα με την εξωτερική μονάδα. Το εμφύτευμα χρησιμοποιεί την λαμβανόμενη ισχύ / δεδομένων για τη μετατροπή των ψηφιακών δεδομένων σε μια αναλογική έξοδο που θα παραδοθεί στο νεύρο μέσω μικρο ηλεκτρόδια.
Φωτοϋποδοχείς είναι οι εξειδικευμένους νευρώνες που μετατρέπουν τα φωτόνια σε ηλεκτρικά σήματα. Είναι μέρος του αμφιβληστροειδούς , ένα πολυστρωματικό νευρική δομή περίπου 200 um παχύ ότι οι γραμμές στο πίσω μέρος του οφθαλμού . Το επεξεργασμένο σήμα στέλνεται προς τον εγκέφαλο μέσω του οπτικού νεύρου . Εάν οποιοδήποτε τμήμα αυτής της οδού έχει καταστραφεί τύφλωση μπορεί να συμβεί.
Τύφλωση μπορεί να προκληθεί από βλάβη στο οπτικό μονοπάτι ( κερατοειδής , υδατοειδές υγρό , κρυσταλλικό φακό , και υαλώδη ). Αυτό μπορεί να συμβεί ως αποτέλεσμα της νόσου ή ατυχήματος. Οι δύο πιο κοινές εκφυλιστικών παθήσεων του αμφιβληστροειδούς που οδηγούν σε τύφλωση δευτερογενή σε απώλεια φωτοδέκτη είναι συναφής με την ηλικία εκφύλιση της ωχράς κηλίδας (AMD) και μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια (RP).
Η πρώτη κλινική δοκιμή ενός μόνιμα εμφυτεύεται στον αμφιβληστροειδή πρόθεση ήταν μια συσκευή με μια παθητική σειρά microphotodiode με 3500 στοιχεία. Αυτή η μελέτη υλοποιήθηκε στο Optobionics, Inc, το 2000. Το 2002, Second Sight Medical Products, Inc (Sylmar, CA), άρχισε μια δίκη με ένα πρωτότυπο επιωχρικών εμφύτευμα με 16 ηλεκτρόδια. Τα θέματα ήταν έξι άτομα με γυμνά αντίληψη φωτός δευτερογενής RP. Τα θέματα αποδείξει την ικανότητά τους να διακρίνουν μεταξύ τριών κοινών αντικειμένων (πλάκα, κύπελλο, και μαχαίρι) σε επίπεδα πάνω από στατιστικά ευκαιρία. Ένα ενεργό υπο αμφιβληστροειδούς συσκευή που αναπτύχθηκε από Retina Implant GMbH (Reutlingen, Γερμανία) άρχισαν τις κλινικές δοκιμές το 2006. Ένα IC με 1500 microphotodiodes εμφυτεύθηκε κάτω από τον αμφιβληστροειδή. Οι microphotodiodes χρησιμεύουν για να διαμορφώσουν παλμούς ρεύματος με βάση την ποσότητα του φωτός που προσπίπτει στο φωτοδίοδος .
Το σπερματικό πειραματική εργασία προς την ανάπτυξη του οπτικού προσθέσεις έγινε με διέγερση του φλοιού χρησιμοποιώντας ένα πλέγμα των ηλεκτροδίων μεγάλης επιφανείας. Το 1968 Giles Brindley εμφυτευμένη συσκευή κατά 80 ηλεκτροδίων για την οπτική επιφάνεια του φλοιού ενός 52-year-old γυναίκα τυφλή. Ως αποτέλεσμα της διέγερσης ο ασθενής ήταν σε θέση να δει φωτοψίες σε 40 διαφορετικές θέσεις του οπτικού πεδίου. Αυτό το πείραμα έδειξε ότι μια ηλεκτρική συσκευή εμφυτευμένη διεγέρτη θα μπορούσε να αποκαταστήσει κάποιο βαθμό της όρασης. Πρόσφατες προσπάθειες σε οπτικό φλοιό πρόσθεση έχουν αξιολογήσει την αποτελεσματικότητα του οπτικού φλοιού διέγερση σε μια μη-ανθρώπινα πρωτεύοντα θηλαστικά. Σε αυτό το πείραμα μετά από μια διαδικασία εκπαίδευσης και χαρτογράφηση ο πίθηκος είναι σε θέση να εκτελέσει το ίδιο οπτικό έργο saccade με τόσο φως και ηλεκτρική διέγερση.
Οι απαιτήσεις για υψηλή ανάλυση πρόθεσης του αμφιβληστροειδούς θα πρέπει να ακολουθήσουν από τις ανάγκες και τις επιθυμίες των τυφλών ατόμων που θα επωφεληθούν από τη συσκευή. Αλληλεπιδράσεις με αυτούς τους ασθενείς δείχνουν ότι η κινητικότητα χωρίς μπαστούνι, αναγνώριση προσώπου και ανάγνωση είναι τα κύρια απαραίτητες ικανότητες που επιτρέπουν.
Τα αποτελέσματα και οι επιπτώσεις της πλήρως λειτουργική οπτική προθέσεις είναι συναρπαστική. Ωστόσο, οι προκλήσεις είναι σοβαρές. Προκειμένου για μια καλή ποιότητα εικόνας που πρέπει να χαρτογραφηθεί στον αμφιβληστροειδή ένας μεγάλος αριθμός των μικρο-κλίμακας συστοιχίες ηλεκτροδίων χρειάζονται. Επίσης, η ποιότητα της εικόνας εξαρτάται από το πόσο πληροφορία μπορεί να σταλεί μέσω της ασύρματης ζεύξης. Επίσης αυτή η υψηλή ποσότητα των πληροφοριών θα πρέπει να λαμβάνονται και επεξεργάζονται από το εμφύτευμα χωρίς πολλή κατανάλωση ισχύος που μπορεί να βλάψει τον ιστό. Το μέγεθος του εμφυτεύματος είναι επίσης μεγάλη ανησυχία. Κάθε εμφύτευμα θα προτιμάται να είναι ελάχιστα επεμβατική.
Με αυτή τη νέα τεχνολογία, πολλοί επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένων Karin Moxon στο Drexel , John Chapin στο SUNY , και Miguel Nicolelis στο Duke University , ξεκίνησε έρευνα για το σχεδιασμό του ένα εξελιγμένο οπτικό πρόθεση. Άλλοι επιστήμονες [ ποιοι; ] έχουν διαφωνήσει με την εστίαση της έρευνας τους, υποστηρίζοντας ότι η βασική έρευνα και το σχεδιασμό της πυκνοκατοικημένες μικροσκοπικό καλώδιο δεν ήταν αρκετά περίπλοκο για να προχωρήσετε.
Ακουστική προσθετική
Τα κοχλιακά εμφυτεύματα (ΚΠ), ακουστική εγκεφαλικού στελέχους εμφυτεύματα (Abis), και ακουστική μεσεγκέφαλο εμφυτεύματα (AMIS) είναι οι τρεις κύριες κατηγορίες για ακουστικά προθέσεις. CI οι συστοιχίες ηλεκτροδίων εμφυτεύεται στον κοχλία, ΑΒΙ συστοιχίες ηλεκτροδίων διεγείρουν την κοχλιακή σύμπλοκο πυρήνα στο κατώτερο στέλεχος του εγκεφάλου , και διεγείρει AMIs ακουστικούς νευρώνες στο κάτω διδυμίου . Τα κοχλιακά εμφυτεύματα έχουν μεγάλη επιτυχία μεταξύ των τριών αυτών κατηγοριών. Σήμερα, η Advanced Bionics Corporation, το κοχλιακό Corporation και η Med-El Corporation είναι οι μεγάλες εμπορικές φορείς του κοχλία εμφυτεύματα.
Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά ακουστικά βαρηκοΐας που ενισχύσετε τον ήχο και να το στείλετε μέσω του εξωτερικού αυτιού, τα κοχλιακά εμφυτεύματα αποκτούν και επεξεργάζονται τον ήχο και το μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια για τα επόμενα παράδοση στο ακουστικό νεύρο . Το μικρόφωνο του συστήματος CI λαμβάνει ήχο από το εξωτερικό περιβάλλον και το στέλνει στον επεξεργαστή. Ο επεξεργαστής ψηφιοποιεί τον ήχο και το φιλτράρει σε ξεχωριστές ζώνες συχνοτήτων που αποστέλλονται στην κατάλληλη tonotonic περιοχή στον κοχλία που αντιστοιχεί περίπου σε αυτές τις συχνότητες.
Το 1957, ερευνητές γαλλικές Α. Djourno και C. αετοφωλιές, με τη βοήθεια του Δ. Kayser, παρείχε την πρώτη λεπτομερή περιγραφή του απευθείας διέγερση του ακουστικού νεύρου σε ένα ανθρώπινο υποκείμενο. Τα άτομα που περιγράφονται ακοής κελαηδούν ήχους κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης. Το 1972, το πρώτο φορητό σύστημα κοχλιακού εμφυτεύματος σε έναν ενήλικα εμφυτεύθηκε στην Κλινική Ear Βουλή. Η αμερικανική Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) ενέκρινε επίσημα τη διάθεση της Βουλής-3M κοχλιακό εμφύτευμα, το Νοέμβριο του 1984.
Βελτιωμένη απόδοση σε εμφυτεύματα κοχλία δεν εξαρτάται μόνο από την κατανόηση των φυσικών και βιοφυσικών περιορισμούς του εμφυτεύματος διέγερση, αλλά και για την κατανόηση των απαιτήσεων επεξεργασίας μοτίβο του εγκεφάλου. Σύγχρονη επεξεργασία σήματος αποτελεί την πιο σημαντική πληροφορία ομιλία, ενώ παρέχει επίσης στον εγκέφαλο την αναγνώριση προτύπων πληροφορίες που χρειάζεται. Αναγνώριση προτύπων στον εγκέφαλο είναι πιο αποτελεσματική από την αλγοριθμική προεπεξεργασία στον εντοπισμό σημαντικά χαρακτηριστικά στην ομιλία. Ο συνδυασμός της μηχανικής, επεξεργασία σήματος, βιοφυσικής , και τη γνωστική νευροεπιστήμη ήταν αναγκαία για να παράγουν τη σωστή ισορροπία της τεχνολογίας για να μεγιστοποιήσετε την απόδοση της ακουστικής πρόθεσης.
Οι κοχλιακά εμφυτεύματα έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί για να επιτρέψει την απόκτηση της προφορικής γλωσσικής ανάπτυξης σε εκ γενετής κωφά παιδιά, με αξιοσημείωτη επιτυχία στις αρχές του εμφυτεύσεις (πριν από 2-4 χρόνια της ζωής έχουν επιτευχθεί). Υπήρξαν περίπου 80.000 παιδιά εμφυτευτεί παγκοσμίως.
Η έννοια του συνδυασμού ταυτόχρονη ηλεκτρική-ακουστική διέγερση (EAS) για τους σκοπούς της καλύτερης ακρόασης περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον C. von Ilberg και J. Kiefer, από την Universitätsklinik Φρανκφούρτη, Γερμανία, το 1999. Ηλεκτρική-ακουστική διέγερση του ακουστικό σύστημα. ΩΡΛ 61:334-340. Την ίδια χρονιά ο πρώτος ασθενής ΕΑΣ εμφυτεύθηκε. Από τις αρχές της δεκαετίας του 2000 το FDA έχει εμπλακεί σε μια κλινική δοκιμή της συσκευής που ονομάζεται το "Hybrid" με κοχλιακά Corporation. Αυτή η δοκιμή έχει ως στόχο την εξέταση της χρησιμότητας της εμφύτευσης κοχλία σε ασθενείς με υπολειπόμενη χαμηλής συχνότητας ακρόαση. Το "Hybrid" χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρόδιο βραχύτερο από το πρότυπο εμφύτευμα κοχλία, αφού το ηλεκτρόδιο είναι μικρότερη διεγείρει την περιοχή βασιλικό του κοχλία και επομένως η υψηλής συχνότητας tonotopic περιοχή. Θεωρητικά αυτές οι συσκευές θα ωφελήσει τους ασθενείς με σημαντική χαμηλής συχνότητας υπολειμματική ακοή που έχουν χάσει την αντίληψη στην περιοχή συχνοτήτων ομιλίας και ως εκ τούτου έχουν μειωθεί αποτελέσματα των διακρίσεων
Τα κοχλιακά εμφυτεύματα (ΚΠ), ακουστική εγκεφαλικού στελέχους εμφυτεύματα (Abis), και ακουστική μεσεγκέφαλο εμφυτεύματα (AMIS) είναι οι τρεις κύριες κατηγορίες για ακουστικά προθέσεις. CI οι συστοιχίες ηλεκτροδίων εμφυτεύεται στον κοχλία, ΑΒΙ συστοιχίες ηλεκτροδίων διεγείρουν την κοχλιακή σύμπλοκο πυρήνα στο κατώτερο στέλεχος του εγκεφάλου , και διεγείρει AMIs ακουστικούς νευρώνες στο κάτω διδυμίου . Τα κοχλιακά εμφυτεύματα έχουν μεγάλη επιτυχία μεταξύ των τριών αυτών κατηγοριών. Σήμερα, η Advanced Bionics Corporation, το κοχλιακό Corporation και η Med-El Corporation είναι οι μεγάλες εμπορικές φορείς του κοχλία εμφυτεύματα.
Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά ακουστικά βαρηκοΐας που ενισχύσετε τον ήχο και να το στείλετε μέσω του εξωτερικού αυτιού, τα κοχλιακά εμφυτεύματα αποκτούν και επεξεργάζονται τον ήχο και το μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια για τα επόμενα παράδοση στο ακουστικό νεύρο . Το μικρόφωνο του συστήματος CI λαμβάνει ήχο από το εξωτερικό περιβάλλον και το στέλνει στον επεξεργαστή. Ο επεξεργαστής ψηφιοποιεί τον ήχο και το φιλτράρει σε ξεχωριστές ζώνες συχνοτήτων που αποστέλλονται στην κατάλληλη tonotonic περιοχή στον κοχλία που αντιστοιχεί περίπου σε αυτές τις συχνότητες.
Το 1957, ερευνητές γαλλικές Α. Djourno και C. αετοφωλιές, με τη βοήθεια του Δ. Kayser, παρείχε την πρώτη λεπτομερή περιγραφή του απευθείας διέγερση του ακουστικού νεύρου σε ένα ανθρώπινο υποκείμενο. Τα άτομα που περιγράφονται ακοής κελαηδούν ήχους κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης. Το 1972, το πρώτο φορητό σύστημα κοχλιακού εμφυτεύματος σε έναν ενήλικα εμφυτεύθηκε στην Κλινική Ear Βουλή. Η αμερικανική Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) ενέκρινε επίσημα τη διάθεση της Βουλής-3M κοχλιακό εμφύτευμα, το Νοέμβριο του 1984.
Βελτιωμένη απόδοση σε εμφυτεύματα κοχλία δεν εξαρτάται μόνο από την κατανόηση των φυσικών και βιοφυσικών περιορισμούς του εμφυτεύματος διέγερση, αλλά και για την κατανόηση των απαιτήσεων επεξεργασίας μοτίβο του εγκεφάλου. Σύγχρονη επεξεργασία σήματος αποτελεί την πιο σημαντική πληροφορία ομιλία, ενώ παρέχει επίσης στον εγκέφαλο την αναγνώριση προτύπων πληροφορίες που χρειάζεται. Αναγνώριση προτύπων στον εγκέφαλο είναι πιο αποτελεσματική από την αλγοριθμική προεπεξεργασία στον εντοπισμό σημαντικά χαρακτηριστικά στην ομιλία. Ο συνδυασμός της μηχανικής, επεξεργασία σήματος, βιοφυσικής , και τη γνωστική νευροεπιστήμη ήταν αναγκαία για να παράγουν τη σωστή ισορροπία της τεχνολογίας για να μεγιστοποιήσετε την απόδοση της ακουστικής πρόθεσης.
Οι κοχλιακά εμφυτεύματα έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί για να επιτρέψει την απόκτηση της προφορικής γλωσσικής ανάπτυξης σε εκ γενετής κωφά παιδιά, με αξιοσημείωτη επιτυχία στις αρχές του εμφυτεύσεις (πριν από 2-4 χρόνια της ζωής έχουν επιτευχθεί). Υπήρξαν περίπου 80.000 παιδιά εμφυτευτεί παγκοσμίως.
Η έννοια του συνδυασμού ταυτόχρονη ηλεκτρική-ακουστική διέγερση (EAS) για τους σκοπούς της καλύτερης ακρόασης περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον C. von Ilberg και J. Kiefer, από την Universitätsklinik Φρανκφούρτη, Γερμανία, το 1999. Ηλεκτρική-ακουστική διέγερση του ακουστικό σύστημα. ΩΡΛ 61:334-340. Την ίδια χρονιά ο πρώτος ασθενής ΕΑΣ εμφυτεύθηκε. Από τις αρχές της δεκαετίας του 2000 το FDA έχει εμπλακεί σε μια κλινική δοκιμή της συσκευής που ονομάζεται το "Hybrid" με κοχλιακά Corporation. Αυτή η δοκιμή έχει ως στόχο την εξέταση της χρησιμότητας της εμφύτευσης κοχλία σε ασθενείς με υπολειπόμενη χαμηλής συχνότητας ακρόαση. Το "Hybrid" χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρόδιο βραχύτερο από το πρότυπο εμφύτευμα κοχλία, αφού το ηλεκτρόδιο είναι μικρότερη διεγείρει την περιοχή βασιλικό του κοχλία και επομένως η υψηλής συχνότητας tonotopic περιοχή. Θεωρητικά αυτές οι συσκευές θα ωφελήσει τους ασθενείς με σημαντική χαμηλής συχνότητας υπολειμματική ακοή που έχουν χάσει την αντίληψη στην περιοχή συχνοτήτων ομιλίας και ως εκ τούτου έχουν μειωθεί αποτελέσματα των διακρίσεων
Προσθετική για την ανακούφιση από τον πόνο
Η SCS (Νωτιαίου Μυελού Stimulator) συσκευή έχει δύο κύριες συνιστώσες: ένα ηλεκτρόδιο και μια γεννήτρια. Η τεχνική στόχος της SCS για νευροπαθητικού πόνου είναι να συγκαλύψουν την περιοχή του πόνου ενός ασθενούς με μια διέγερση επαγόμενη τσούξιμο, γνωστή ως " παραισθησία ", επειδή αυτή η επικάλυψη είναι αναγκαία (αλλά όχι ικανή) για την επίτευξη ανακούφισης από τον πόνο. Παραισθησία κάλυψης εξαρτάται πάνω στην οποία προσαγωγών νεύρων διεγείρονται. Η πιο εύκολα να στρατευθούν με ραχιαία ηλεκτρόδιο μεσαία γραμμή, κοντά στην επιφάνεια pial του νωτιαίου μυελού , είναι οι μεγάλες ραχιαίο στήλη προσαγωγούς, οι οποίες παράγουν ευρύ παραισθησία καλύπτει τμήματα ουραία.
Στην αρχαιότητα η ηλεκτρογενή ψάρια χρησιμοποιήθηκε ως σοκάρει τον πόνο υποχωρούν. Θεραπευτές είχαν αναπτύξει ειδικές και λεπτομερείς τεχνικές για να εκμεταλλευθεί τα γενεσιουργά ιδιότητες του ψαριού για τη θεραπεία διαφόρων τύπων του πόνου, συμπεριλαμβανομένου του πονοκέφαλου. Λόγω της ακαταλληλότητας του χρησιμοποιώντας μια γεννήτρια σοκ ζωής, ένα δίκαιο επίπεδο των δεξιοτήτων όφειλε να παραδώσει τη θεραπεία με το στόχο για το κατάλληλο χρονικό διάστημα. (Συμπεριλαμβανομένου του κρατώντας το ζωντανό ψάρι όσο το δυνατόν περισσότερο) Electro αναλγησία ήταν η πρώτη σκόπιμη εφαρμογή της ηλεκτρικής ενέργειας. Μέχρι το δέκατο ένατο αιώνα, οι περισσότερες δυτικές γιατροί προσφέρουν στους ασθενείς τους ηλεκτροθεραπεία παραδίδονται από φορητή γεννήτρια. Στα μέσα της δεκαετίας του 1960, όμως, τρία πράγματα συγκλίνει προς τη διασφάλιση του μέλλοντος της ηλεκτρο διέγερση.
1. βηματοδοτών τεχνολογία, η οποία είχε ξεκινήσει το 1950, έγινε διαθέσιμο.
2. Melzack και Wall δημοσίευσε τους πύλη θεωρία ελέγχου του πόνου , η οποία προτείνει ότι η μετάδοση του πόνου θα μπορούσε να μπλοκαριστεί από τη διέγερση των μεγάλων προσαγωγών ινών.
3. Πρωτοποριακή γιατρούς άρχισε να ενδιαφέρεται για την τόνωση του νευρικού συστήματος για την ανακούφιση από τον πόνο τους ασθενείς.
Οι επιλογές σχεδιασμού για ηλεκτρόδια περιλαμβάνουν το μέγεθος τους, το σχήμα, διάταξη, τον αριθμό, και την εκχώρηση των επαφών και το πώς το ηλεκτρόδιο εμφυτεύεται. Η επιλογή του σχεδιασμού για την γεννήτρια παλμών περιλαμβάνει την πηγή ισχύος, στόχους ανατομική θέση τοποθέτησης, ρεύμα ή πηγή τάσεως, των καρδιακών παλμών, το πλάτος παλμού, και ο αριθμός των ανεξάρτητων καναλιών. Επιλογές προγραμματισμού είναι πολύ πολυάριθμα (τεσσάρων ηλεκτροδίων επαφής προσφέρει 50 συνδυασμούς λειτουργικών διπολική). Οι σημερινές συσκευές χρησιμοποιούν ηλεκτρονικό εξοπλισμό για να βρείτε τις καλύτερες επιλογές για τη χρήση. Αυτή η επιλογή αντισταθμίζει τον επαναπρογραμματισμό για ορθοστατική αλλαγές, η μετανάστευση του ηλεκτροδίου, οι αλλαγές στη θέση του πόνου, και της ανεπαρκούς τοποθέτηση των ηλεκτροδίων
Motor προσθετική
Συσκευές που υποστηρίζουν τη λειτουργία του αυτόνομου νευρικού συστήματος περιλαμβάνουν το εμφύτευμα για έλεγχο της κύστης . Στο σωματικό νευρικό σύστημα προσπαθεί να βοηθήσει συνειδητό έλεγχο της κίνησης περιλαμβάνουν Λειτουργική ηλεκτρική διέγερση και την οσφυϊκή μοίρα της πρόσθιας διεγερτικό για το ριζικό .
εμφυτεύματα έλεγχο της ουροδόχου κύστης
Όταν μια βλάβη του νωτιαίου μυελού οδηγεί σε παραπληγία, οι ασθενείς έχουν δυσκολία κένωσης κύστεις τους και αυτό μπορεί να προκαλέσει μόλυνση. Από το 1969 και μετά Brindley ανέπτυξε την ιερά πρόσθια διεγέρτη ρίζας, με την επιτυχή ανθρώπινες δοκιμές από τις αρχές της δεκαετίας του 1980 και μετά. Αυτή η συσκευή εμφυτεύεται πάνω στα ιερά γάγγλια ρίζας πρόσθια του νωτιαίου μυελού? ελέγχεται από έναν εξωτερικό πομπό, θα παρέχει διαλείπουσα διέγερση οποίο βελτιώνει την εκκένωση της κύστης. Επίσης βοηθά στον αφόδευση και επιτρέπει άρρενες ασθενείς να έχουν μια παρατεταμένη πλήρη στύση.
Η σχετική διαδικασία του ιερού νευρική διέγερση είναι για τον έλεγχο της ακράτειας σε αρτιμελείς ασθενείς
προσθετική κινητήρα για συνειδητό έλεγχο της κίνησης
Οι ερευνητές προσπαθούν να χτίσουν neuroprosthetics κινητήρα που θα βοηθήσει στην αποκατάσταση της κίνησης και την ικανότητα να επικοινωνούν με τον έξω κόσμο για τα άτομα με κινητικές αναπηρίες, όπως η τετραπληγία ή πλάγια μυατροφική σκλήρυνση .
Να συλλάβει ηλεκτρικά σήματα από τον εγκέφαλο, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μικροηλεκτρόδιο συστοιχίες μικρότερη από ένα τετραγωνικό εκατοστό που μπορεί να εμφυτευθεί στο κρανίο για την καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας, μεταγωγή εγγεγραμμένες πληροφορίες μέσω ενός λεπτού καλωδίου. Μετά από δεκαετίες έρευνας σε πιθήκους, οι νευροεπιστήμονες κατάφεραν να αποκωδικοποιήσουν νευρωνικά σήματα σε κινήσεις. Η ολοκλήρωση της μετάφρασης, οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει διασυνδέσεις που επιτρέπουν στους ασθενείς να μετακινούνται δρομείς υπολογιστή, και αρχίζουν να οικοδομήσουμε ρομποτικά άκρα και exoskeletons ότι οι ασθενείς μπορούν να ελέγχουν με τη σκέψη για το κίνημα.
Η τεχνολογία πίσω από μοτέρ neuroprostheses είναι ακόμα στα σπάργανα. Οι ερευνητές που συμμετείχαν στη μελέτη και συνεχίζουν να πειραματιστείτε με διαφορετικούς τρόπους χρήσης του προθέσεις . Έχοντας έναν ασθενή σκεφτούμε σφίξιμο μια γροθιά, για παράδειγμα, παράγει ένα διαφορετικό αποτέλεσμα από ό, τι με αυτόν ή αυτήν σκεφτούμε χτυπώντας με το δάχτυλο. Τα φίλτρα που χρησιμοποιούνται στις προσθέσεις επίσης να τελειοποιηθεί, και στο μέλλον, οι γιατροί ελπίζουν να δημιουργήσουν ένα εμφύτευμα ικανό να εκπέμπει σήματα από μέσα στο κρανίο ασύρματα , σε αντίθεση με μέσω ενός καλωδίου.
Προκαταρκτική κλινικές μελέτες δείχνουν ότι οι συσκευές είναι ασφαλείς και ότι έχουν τη δυνατότητα να είναι αποτελεσματικό. [ παραπομπή που απαιτείται ] Μερικοί ασθενείς έχουν φορέσει τις συσκευές για περισσότερο από δύο χρόνια με λίγα, εάν υπάρχουν, αρνητικές συνέπειες. [ παραπομπή που απαιτείται ]
Πριν από αυτές τις εξελίξεις, Philip Kennedy ( Emory και Georgia Tech ) είχε μια λειτουργική αν και κάπως πρωτόγονη σύστημα που επιτρέπει ένα άτομο με παράλυση να σημάνει λόγια διαμορφώνοντας δραστηριότητα του εγκεφάλου τους. Συσκευής Κένεντι χρησιμοποιούνται δύο ηλεκτρόδια νευροτροφικές : το πρώτο εμφυτεύονται σε ένα άθικτο κινητήρα φλοιώδη περιοχή (π.χ. περιοχή αναπαράσταση δακτύλου) και χρησιμοποιήθηκε για τη μετακίνηση ενός δρομέα μεταξύ μιας ομάδας των γραμμάτων. Η δεύτερη αυτή εμφυτεύεται σε μια διαφορετική περιοχή κινητήρα και χρησιμοποιήθηκε για να δηλώσει την επιλογή
Οι εξελίξεις συνεχίζουν την αντικατάσταση απολεσθέντων όπλα με κυβερνητικό αντικαταστάσεις χρησιμοποιώντας νεύρα συνήθως συνδέεται με τους μυς θωρακικού. Αυτά τα όπλα επιτρέπουν μια ελαφρώς περιορισμένο εύρος της κίνησης, και σύμφωνα με πληροφορίες είναι πλακόστρωτο να διαθέτουν αισθητήρες για την ανίχνευση πίεση και θερμοκρασία.
Ο Δρ Τοντ Kuiken στο Πανεπιστήμιο Northwestern και Ινστιτούτο Αποκατάστασης του Σικάγου ανέπτυξε μια μέθοδο που ονομάζεται στόχο επανανεύρωση για ανάπηρος για τον έλεγχο μοτέρ προσθετικές συσκευές και να ανακτήσει την αισθητήρια ανατροφοδότηση
Η SCS (Νωτιαίου Μυελού Stimulator) συσκευή έχει δύο κύριες συνιστώσες: ένα ηλεκτρόδιο και μια γεννήτρια. Η τεχνική στόχος της SCS για νευροπαθητικού πόνου είναι να συγκαλύψουν την περιοχή του πόνου ενός ασθενούς με μια διέγερση επαγόμενη τσούξιμο, γνωστή ως " παραισθησία ", επειδή αυτή η επικάλυψη είναι αναγκαία (αλλά όχι ικανή) για την επίτευξη ανακούφισης από τον πόνο. Παραισθησία κάλυψης εξαρτάται πάνω στην οποία προσαγωγών νεύρων διεγείρονται. Η πιο εύκολα να στρατευθούν με ραχιαία ηλεκτρόδιο μεσαία γραμμή, κοντά στην επιφάνεια pial του νωτιαίου μυελού , είναι οι μεγάλες ραχιαίο στήλη προσαγωγούς, οι οποίες παράγουν ευρύ παραισθησία καλύπτει τμήματα ουραία.
Στην αρχαιότητα η ηλεκτρογενή ψάρια χρησιμοποιήθηκε ως σοκάρει τον πόνο υποχωρούν. Θεραπευτές είχαν αναπτύξει ειδικές και λεπτομερείς τεχνικές για να εκμεταλλευθεί τα γενεσιουργά ιδιότητες του ψαριού για τη θεραπεία διαφόρων τύπων του πόνου, συμπεριλαμβανομένου του πονοκέφαλου. Λόγω της ακαταλληλότητας του χρησιμοποιώντας μια γεννήτρια σοκ ζωής, ένα δίκαιο επίπεδο των δεξιοτήτων όφειλε να παραδώσει τη θεραπεία με το στόχο για το κατάλληλο χρονικό διάστημα. (Συμπεριλαμβανομένου του κρατώντας το ζωντανό ψάρι όσο το δυνατόν περισσότερο) Electro αναλγησία ήταν η πρώτη σκόπιμη εφαρμογή της ηλεκτρικής ενέργειας. Μέχρι το δέκατο ένατο αιώνα, οι περισσότερες δυτικές γιατροί προσφέρουν στους ασθενείς τους ηλεκτροθεραπεία παραδίδονται από φορητή γεννήτρια. Στα μέσα της δεκαετίας του 1960, όμως, τρία πράγματα συγκλίνει προς τη διασφάλιση του μέλλοντος της ηλεκτρο διέγερση.
1. βηματοδοτών τεχνολογία, η οποία είχε ξεκινήσει το 1950, έγινε διαθέσιμο.
2. Melzack και Wall δημοσίευσε τους πύλη θεωρία ελέγχου του πόνου , η οποία προτείνει ότι η μετάδοση του πόνου θα μπορούσε να μπλοκαριστεί από τη διέγερση των μεγάλων προσαγωγών ινών.
3. Πρωτοποριακή γιατρούς άρχισε να ενδιαφέρεται για την τόνωση του νευρικού συστήματος για την ανακούφιση από τον πόνο τους ασθενείς.
Οι επιλογές σχεδιασμού για ηλεκτρόδια περιλαμβάνουν το μέγεθος τους, το σχήμα, διάταξη, τον αριθμό, και την εκχώρηση των επαφών και το πώς το ηλεκτρόδιο εμφυτεύεται. Η επιλογή του σχεδιασμού για την γεννήτρια παλμών περιλαμβάνει την πηγή ισχύος, στόχους ανατομική θέση τοποθέτησης, ρεύμα ή πηγή τάσεως, των καρδιακών παλμών, το πλάτος παλμού, και ο αριθμός των ανεξάρτητων καναλιών. Επιλογές προγραμματισμού είναι πολύ πολυάριθμα (τεσσάρων ηλεκτροδίων επαφής προσφέρει 50 συνδυασμούς λειτουργικών διπολική). Οι σημερινές συσκευές χρησιμοποιούν ηλεκτρονικό εξοπλισμό για να βρείτε τις καλύτερες επιλογές για τη χρήση. Αυτή η επιλογή αντισταθμίζει τον επαναπρογραμματισμό για ορθοστατική αλλαγές, η μετανάστευση του ηλεκτροδίου, οι αλλαγές στη θέση του πόνου, και της ανεπαρκούς τοποθέτηση των ηλεκτροδίων
Motor προσθετική
Συσκευές που υποστηρίζουν τη λειτουργία του αυτόνομου νευρικού συστήματος περιλαμβάνουν το εμφύτευμα για έλεγχο της κύστης . Στο σωματικό νευρικό σύστημα προσπαθεί να βοηθήσει συνειδητό έλεγχο της κίνησης περιλαμβάνουν Λειτουργική ηλεκτρική διέγερση και την οσφυϊκή μοίρα της πρόσθιας διεγερτικό για το ριζικό .
εμφυτεύματα έλεγχο της ουροδόχου κύστης
Όταν μια βλάβη του νωτιαίου μυελού οδηγεί σε παραπληγία, οι ασθενείς έχουν δυσκολία κένωσης κύστεις τους και αυτό μπορεί να προκαλέσει μόλυνση. Από το 1969 και μετά Brindley ανέπτυξε την ιερά πρόσθια διεγέρτη ρίζας, με την επιτυχή ανθρώπινες δοκιμές από τις αρχές της δεκαετίας του 1980 και μετά. Αυτή η συσκευή εμφυτεύεται πάνω στα ιερά γάγγλια ρίζας πρόσθια του νωτιαίου μυελού? ελέγχεται από έναν εξωτερικό πομπό, θα παρέχει διαλείπουσα διέγερση οποίο βελτιώνει την εκκένωση της κύστης. Επίσης βοηθά στον αφόδευση και επιτρέπει άρρενες ασθενείς να έχουν μια παρατεταμένη πλήρη στύση.
Η σχετική διαδικασία του ιερού νευρική διέγερση είναι για τον έλεγχο της ακράτειας σε αρτιμελείς ασθενείς
προσθετική κινητήρα για συνειδητό έλεγχο της κίνησης
Οι ερευνητές προσπαθούν να χτίσουν neuroprosthetics κινητήρα που θα βοηθήσει στην αποκατάσταση της κίνησης και την ικανότητα να επικοινωνούν με τον έξω κόσμο για τα άτομα με κινητικές αναπηρίες, όπως η τετραπληγία ή πλάγια μυατροφική σκλήρυνση .
Να συλλάβει ηλεκτρικά σήματα από τον εγκέφαλο, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μικροηλεκτρόδιο συστοιχίες μικρότερη από ένα τετραγωνικό εκατοστό που μπορεί να εμφυτευθεί στο κρανίο για την καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας, μεταγωγή εγγεγραμμένες πληροφορίες μέσω ενός λεπτού καλωδίου. Μετά από δεκαετίες έρευνας σε πιθήκους, οι νευροεπιστήμονες κατάφεραν να αποκωδικοποιήσουν νευρωνικά σήματα σε κινήσεις. Η ολοκλήρωση της μετάφρασης, οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει διασυνδέσεις που επιτρέπουν στους ασθενείς να μετακινούνται δρομείς υπολογιστή, και αρχίζουν να οικοδομήσουμε ρομποτικά άκρα και exoskeletons ότι οι ασθενείς μπορούν να ελέγχουν με τη σκέψη για το κίνημα.
Η τεχνολογία πίσω από μοτέρ neuroprostheses είναι ακόμα στα σπάργανα. Οι ερευνητές που συμμετείχαν στη μελέτη και συνεχίζουν να πειραματιστείτε με διαφορετικούς τρόπους χρήσης του προθέσεις . Έχοντας έναν ασθενή σκεφτούμε σφίξιμο μια γροθιά, για παράδειγμα, παράγει ένα διαφορετικό αποτέλεσμα από ό, τι με αυτόν ή αυτήν σκεφτούμε χτυπώντας με το δάχτυλο. Τα φίλτρα που χρησιμοποιούνται στις προσθέσεις επίσης να τελειοποιηθεί, και στο μέλλον, οι γιατροί ελπίζουν να δημιουργήσουν ένα εμφύτευμα ικανό να εκπέμπει σήματα από μέσα στο κρανίο ασύρματα , σε αντίθεση με μέσω ενός καλωδίου.
Προκαταρκτική κλινικές μελέτες δείχνουν ότι οι συσκευές είναι ασφαλείς και ότι έχουν τη δυνατότητα να είναι αποτελεσματικό. [ παραπομπή που απαιτείται ] Μερικοί ασθενείς έχουν φορέσει τις συσκευές για περισσότερο από δύο χρόνια με λίγα, εάν υπάρχουν, αρνητικές συνέπειες. [ παραπομπή που απαιτείται ]
Πριν από αυτές τις εξελίξεις, Philip Kennedy ( Emory και Georgia Tech ) είχε μια λειτουργική αν και κάπως πρωτόγονη σύστημα που επιτρέπει ένα άτομο με παράλυση να σημάνει λόγια διαμορφώνοντας δραστηριότητα του εγκεφάλου τους. Συσκευής Κένεντι χρησιμοποιούνται δύο ηλεκτρόδια νευροτροφικές : το πρώτο εμφυτεύονται σε ένα άθικτο κινητήρα φλοιώδη περιοχή (π.χ. περιοχή αναπαράσταση δακτύλου) και χρησιμοποιήθηκε για τη μετακίνηση ενός δρομέα μεταξύ μιας ομάδας των γραμμάτων. Η δεύτερη αυτή εμφυτεύεται σε μια διαφορετική περιοχή κινητήρα και χρησιμοποιήθηκε για να δηλώσει την επιλογή
Οι εξελίξεις συνεχίζουν την αντικατάσταση απολεσθέντων όπλα με κυβερνητικό αντικαταστάσεις χρησιμοποιώντας νεύρα συνήθως συνδέεται με τους μυς θωρακικού. Αυτά τα όπλα επιτρέπουν μια ελαφρώς περιορισμένο εύρος της κίνησης, και σύμφωνα με πληροφορίες είναι πλακόστρωτο να διαθέτουν αισθητήρες για την ανίχνευση πίεση και θερμοκρασία.
Ο Δρ Τοντ Kuiken στο Πανεπιστήμιο Northwestern και Ινστιτούτο Αποκατάστασης του Σικάγου ανέπτυξε μια μέθοδο που ονομάζεται στόχο επανανεύρωση για ανάπηρος για τον έλεγχο μοτέρ προσθετικές συσκευές και να ανακτήσει την αισθητήρια ανατροφοδότηση
Αισθητηριακή / μοτέρ προσθετική
Το 2002 μία συστοιχία των 100 ηλεκτροδίων είχε εμφυτευθεί απευθείας στις μέσο νεύρο ίνες του επιστήμονα Kevin Warwick . Τα εγγεγραμμένα σήματα που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο ενός βραχίονα ρομπότ αναπτύχθηκε από τον συνάδελφό του Warwick, Peter Kyberd και ήταν σε θέση να μιμούνται τις ενέργειες των δικών βραχίονα του Warwick. Επιπλέον, μια μορφή της αισθητηριακής ανάδραση που παρέχονται μέσω του εμφυτεύματος με το πέρασμα μικρών ηλεκτρικών ρευμάτων σε το νεύρο. Αυτό προκάλεσε συρρίκνωση του πρώτου lumbrical μυών του χεριού και ήταν αυτή η κίνηση που έγινε αντιληπτή
Γνωστική προθέσεις
Γνωστικές προσθέσεις επιδιώκουν να αποκαταστήσουν τη γνωστική λειτουργία σε άτομα με απώλεια εγκεφαλικού ιστού που οφείλεται σε τραυματισμό, ασθένεια, ή εγκεφαλικού επεισοδίου κατά την εκτέλεση της λειτουργίας του κατεστραμμένου ιστού με ολοκληρωμένα κυκλώματα . Η θεωρία των εντοπισμού ότι οι λειτουργίες του εγκεφάλου εντοπίζεται σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του εγκεφάλου. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες σχετικά με την πλαστικότητα του εγκεφάλου υποδηλώνουν ότι ο εγκέφαλος είναι ικανή επανασυρμάτωση εαυτό του έτσι ώστε μια περιοχή του εγκεφάλου που παραδοσιακά συνδέονται με μια συγκεκριμένη λειτουργία (π.χ. ακουστικό φλοιό ) μπορεί να εκτελέσει λειτουργίες που σχετίζονται με ένα άλλο τμήμα του εγκεφάλου. (Π.χ. ακουστικό φλοιό επεξεργασία οπτικών πληροφοριών). εμφυτεύματα θα μπορούσαν να επωφεληθούν από την πλαστικότητα του εγκεφάλου για να αποκαταστήσει τη γνωστική λειτουργία, ακόμη και αν η μητρική ιστός έχει καταστραφεί.
Εφαρμογές
Νόσου Alzheimer
Νόσος Αλτσχάιμερ αναμένεται να επηρεάσουν περισσότερα από 107 εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο από το 2050. Λόγω της αυξημένης διάρκεια ζωής, οι όλο και περισσότεροι άνθρωποι που πάσχουν από τη νόσο του Αλτσχάιμερ. Νόσος του Alzheimer καθιστά τα άτομα δεν μπορούν να στηρίξουν τον εαυτό τους. Πολλές από τις πιο σοβαρές περιπτώσεις των ασθενών με Alzheimer καταλήγουν σε γηροκομεία. Ακόμη και ένα μικρό μέτρο της επιτυχίας με τη γνωστική εμφυτεύματα θα βοηθήσει να κρατήσει τους ασθενείς του Alzheimer από οίκους ευγηρίας.
ιπποκάμπου ελλείμματα
Δρ Θεόδωρος Berger στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας αναπτύσσει ένα προσθετικό για τις θεραπείες του ιππόκαμπου μειονεκτήματα όπως η νόσος του Alzheimer . Εκφυλιστικές νευρώνες του ιππόκαμπου είναι η αιτία των διαταραχών της μνήμης που συνοδεύει τη νόσο του Αλτσχάιμερ. Επίσης, πυραμιδικά κύτταρα ιπποκάμπου είναι εξαιρετικά ευαίσθητα ακόμη και σύντομες περιόδους ανοξίας , όπως αυτές που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια εγκεφαλικού επεισοδίου . Απώλεια των ιπποκαμπικών νευρώνων στην οδοντωτή έλικα , μια περιοχή που συνδέεται με το νέο σχηματισμό της μνήμης έχει αποδοθεί σε αμβλύ τραύμα κεφαλής. Ιπποκάμπεχων δυσλειτουργία έχει επίσης συνδεθεί με επιληπτική δραστηριότητα. Αυτό αποδεικνύει το ευρύ πεδίο της νευρικής βλάβης και νευροεκφυλιστικών συνθήκες ασθένεια για την οποία ιππόκαμπου πρόθεση θα ήταν κλινικά σημαντική.
κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις
Περισσότεροι από 1,7 εκατομμύρια άνθρωποι στις Ηνωμένες Πολιτείες υποφέρουν τραυματικές βλάβες του εγκεφάλου κάθε χρόνο. Όρθωση ΚΕΚ ασθενείς να ελέγχουν την κίνηση των άκρων μέσω συσκευών που διαβάζουν νευρώνες στον εγκέφαλο, τον υπολογισμό τροχιά των άκρων, και να τονωθεί η απαραίτητη πισίνες κινητήρα να κάνει κίνηση. (Anderson Βίβλο, Cole στο ΝΙΗ - συγκεκριμένα το "λογισμικό υπολογιστών ως νάρθηκας τραυματισμών του εγκεφάλου"
Νόσος του Πάρκινσον
Σχεδόν 1 εκατομμύριο άτομα στις Ηνωμένες Πολιτείες που επηρεάζονται από τη νόσο του Πάρκινσον. Βαθιά διέγερση του εγκεφάλου ανακουφίζει από τα συμπτώματα της νόσου του Πάρκινσον για πολυάριθμους ασθενείς. ασθενών με νόσο του Πάρκινσον θα μπορούσε να επωφεληθεί από μια φλοιώδη συσκευή που μιμείται τις φυσικές σήματα που χρειάζονται για την προώθηση της ντοπαμίνης παραγωγή. Μια άλλη πιθανή οδός για τον μετριασμό του PD είναι μια συσκευή που συμπληρώνει ντοπαμίνης όταν δοθεί ιδιαίτερη νευρωνική εισροές που θα αφήσει το σώμα να ρυθμίζει τα επίπεδα της ντοπαμίνης με εγγενή αισθητήρες του.
Ομιλία Ελλείμματα
Περίπου 7,5 εκατομμύρια άνθρωποι στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν προβλήματα ομιλίας. Πολλές από αυτές μπορούν να αποδοθούν σε αφασία . Η επιτυχία των κοχλιακών εμφυτευμάτων υποδηλώνουν ότι φλοιώδη εμφυτεύματα στις περιοχές ομιλίας του εγκεφάλου μπορεί να αναπτυχθεί για να βελτιώσουν την ομιλία σε τέτοιους ασθενείς.
Παράλυση
Σύμφωνα με τον Christopher Reeve και Dana Ιδρύματος Παράλυση Resource Center, περίπου 6 εκατομμύρια άνθρωποι ζουν με παράλυση στις Ηνωμένες Πολιτείες. Παράλυση αποτελέσματα από πολλές πηγές, εγκεφαλικό επεισόδιο, τραυματική βλάβη εγκεφάλου, νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως σκλήρυνση κατά πλάκας και η ασθένεια του Lou Gehrig , και συγγενή πηγές. Πολλοί ασθενείς θα ωφεληθούν από μια προσθετική συσκευή που ελέγχει την κίνηση των άκρων μέσω συσκευών που διαβάζουν νευρώνες στον εγκέφαλο, τον υπολογισμό τροχιά των άκρων, και θα τονώσει τις απαραίτητες πισίνες κινητήρα να κάνει κίνηση. Η τεχνολογία αυτή αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Andersen , που βρίσκεται στο California Institute of Technology . Ο στόχος είναι να αναπτυχθεί μια συσκευή που επιτρέπει κλειδωμένη σε ασθενείς, εκείνους χωρίς τη δυνατότητα να κινηθεί ή να μιλήσει, να επικοινωνούν με τους άλλους
Κακώσεις Νωτιαίου
Neuroprosthetics έχουν αποδειχθεί ότι είναι μια αποτελεσματική και ασφαλή μέθοδο για την αποκατάσταση κίνηση του χεριού σε ενήλικες μετά από κάκωση νωτιαίου μυελού. Αυτό neuroprosthesis αποτελείται από ένα εμφυτευμένο δέκτη-διεγέρτη, έναν εξωτερικό αισθητήρα θέσης του ώμου και ένα ηλεκτρόδιο ακροδέκτη. Το ηλεκτρόδιο ακροδέκτη τοποθετείται στο σημείο κινητήρα ενός μυός, αυτό επιτρέπει μία χαμηλή ηλεκτρική κατωφλίου που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί. Ο εξωτερικός αισθητήρας μετρά τις εκούσιες κινήσεις που συμβαίνουν στην countralateral (απέναντι) ώμο και βασίζει τις εντολές εξόδου κινητήρα σε αυτές τις πληροφορίες. Ένα σήμα ραδιοσυχνότητας μεταδίδεται κατόπιν στο εμφυτευμένο διεγέρτη δέκτη και αργότερα μετατρέπεται σε ηλεκτρική ερεθίσματα που αποπολώνει το περιφερικό νεύρο. Οι αξιολογήσεις της νευροπροσθετικών γίνεται με βάση την κλινική έκβαση που μετρούν τη βελτίωση της λειτουργίας του χεριού σε κλίμακες απομείωσης και τις επιδόσεις της καθημερινής ζωής
Κοινωνια / Στοιχεία Αγοράς
Σχεδόν 1 εκατομμύριο άνθρωποι στις Ηνωμένες Πολιτείες πάσχουν από τη νόσο του Πάρκινσον.
Νόσος Αλτσχάιμερ αναμένεται να επηρεάσουν περισσότερα από 107 εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο από το 2050.
Ακριβώς αυτές οι δύο ασθένειες που δείχνουν ότι υπάρχει ήδη μια μεγάλη αγορά για τη γνωστική νευρωνικά προσθετική, με περισσότερες δυνατότητες markestspace αποκάλυψε σε κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις και προβλήματα ομιλίας (ιδιαίτερα βλάβη του Broca ή περιοχές του Wernicke ).
Περισσότεροι από 1,4 εκατομμύρια άνθρωποι στις Ηνωμένες Πολιτείες υποφέρουν τραυματική βλάβη του εγκεφάλου κάθε χρόνο. Περίπου 7,5 εκατομμύρια άνθρωποι στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν προβλήματα ομιλίας. Πολλές από αυτές μπορούν να αποδοθούν σε αφασία .
Περισσότεροι από 6,5 εκατομμύρια άνθρωποι στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν υποστεί εγκεφαλικό επεισόδιο
Εμπόδια
Μαθηματική Μοντελοποίηση
Η ακριβής χαρακτηρισμός των μη γραμμικών παραμέτρων εισόδου / εξόδου (Ι / Ο) του κανονικά τη λειτουργία των ιστών που πρόκειται να αντικατασταθεί είναι υψίστης σημασίας για το σχεδιασμό μιας προσθετικής που μιμείται φυσιολογική βιολογική συναπτικών σημάτων. Μαθηματική μοντελοποίηση αυτών των σημάτων είναι ένα πολύπλοκο έργο "λόγω των μη γραμμική δυναμική εγγενείς στα κυτταρικά / μοριακών μηχανισμών που περιλαμβάνουν νευρώνες και συναπτικών συνδέσεων τους." Η έξοδος του σχεδόν όλους τους νευρώνες του εγκεφάλου εξαρτώνται επί της οποίας μετασυναπτική είσοδοι είναι δραστικές και σε ποιες λαμβάνονται προκειμένου οι είσοδοι. (Χωρική και χρονική ιδιότητες, αντίστοιχα).
Μόλις οι παράμετροι Ι / Ο μοντελοποιηθεί μαθηματικώς, ολοκληρωμένα κυκλώματα είναι σχεδιασμένα να μιμούνται τις κανονικές βιολογικών σημάτων. Για την προσθετική να εκτελέσει σαν κανονικό ιστό, θα πρέπει να επεξεργάζεται τα σήματα εισόδου, μια διαδικασία γνωστή ως μετασχηματισμός , με τον ίδιο τρόπο όπως και ο φυσιολογικός ιστός.
Μέγεθος
Εμφυτεύσιμες συσκευές πρέπει να είναι πολύ μικρό για να εμφυτεύονται απευθείας στον εγκέφαλο, περίπου το μέγεθος ενός τετάρτου. Ένα από το παράδειγμα του microimplantable συστοιχία ηλεκτροδίων είναι η συστοιχία Γιούτα.
Wireless Devices έλεγχος μπορεί να τοποθετηθεί έξω από το κρανίο και θα πρέπει να είναι μικρότερο από ένα τηλεειδοποιητή.
Κατανάλωση ρεύματος
Κατανάλωση ενέργειας οδηγεί το μέγεθος της μπαταρίας. Βελτιστοποίηση των εμφυτευμένων κυκλωμάτων μειώνει τις ανάγκες ισχύος. Εμφυτευμένες συσκευές χρειάζονται επί του παρόντος επί του σκάφους πηγές ενέργειας. Όταν η μπαταρία εξαντληθεί, η χειρουργική επέμβαση είναι απαραίτητη για να αντικαταστήσετε τη μονάδα. Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας συσχετίζεται με λιγότερες χειρουργικές επεμβάσεις που απαιτούνται για την αντικατάσταση των μπαταριών. Μια επιλογή που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στο ιατρικό πεδίο για να επαναφορτίσει τις μπαταρίες εμφυτεύματος χωρίς χειρουργική επέμβαση ή σύρματα χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικά οδοντόβουρτσες. Αυτές οι συσκευές κάνουν επαγωγικής σύζευξης για να επαναφορτίσετε τις μπαταρίες. Μια άλλη στρατηγική είναι να μετατρέπουν την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια, όπως σε ετικέτες αναγνώρισης ραδιοσυχνοτήτων.
Bio Συμβατότητα
Γνωστικές προσθέσεις εμφυτεύονται απευθείας στον εγκέφαλο, έτσι ώστε η βιοσυμβατότητα είναι πολύ σημαντικό εμπόδιο για να ξεπεραστεί. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται στο περίβλημα της συσκευής, το υλικό ηλεκτροδίου (όπως οξείδιο του ιριδίου ), και η μόνωση του ηλεκτροδίου πρέπει να επιλέγονται για μακροχρόνια εμφύτευση. Με την επιφύλαξη Πρότυπα: ISO 14708 - 3 15.11.2008, εμφυτεύματα για χειρουργική επέμβαση - Ενεργά εμφυτεύσιμα ιατρικά βοηθήματα Μέρος 3: Εμφυτεύσιμα neurostimulators.
Διασχίζοντας το αιματοεγκεφαλικού φραγμού μπορεί να εισαγάγει παθογόνα ή άλλα υλικά που μπορούν να προκαλέσουν μια ανοσολογική απόκριση. Ο εγκέφαλος έχει το δικό της, το ανοσοποιητικό σύστημα που δρα διαφορετικά από το ανοσοποιητικό σύστημα του υπόλοιπου σώματος.
Ερωτήσεις προς απάντηση: Πώς επηρεάζει αυτό την επιλογή υλικού; Μήπως ο εγκέφαλος έχει μοναδική φάγων που δρουν με διαφορετικό τρόπο και μπορεί να επηρεάσει υλικά πιστεύεται ότι είναι βιολογικά συμβατό σε άλλες περιοχές του σώματος;
Μετάδοση Δεδομένων
Ασύρματη μετάδοση έχει αναπτυχθεί για να επιτρέπει τη συνεχή καταγραφή των νευρωνικών σημάτων των ατόμων στην καθημερινή τους ζωή. Αυτό επιτρέπει στους γιατρούς και τους νοσοκομειακούς γιατρούς για να συλλάβει περισσότερα δεδομένα, εξασφαλίζοντας ότι τα βραχυπρόθεσμα γεγονότα διάρκειας, όπως επιληπτικές κρίσεις μπορούν να καταγραφούν, θα επιτρέψει την καλύτερη επεξεργασία και τον χαρακτηρισμό των νευρικών ασθενειών.
Μια μικρή, ελαφριά συσκευή βάρους έχει αναπτυχθεί ότι επιτρέπει τη συνεχή καταγραφή των πρωτευόντων νευρώνες του εγκεφάλου στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει επίσης στους νευροεπιστήμονες να μελετήσουν τον εγκέφαλο έξω από το ελεγχόμενο περιβάλλον ενός εργαστηρίου.
Μέθοδοι μετάδοσης δεδομένων πρέπει να είναι ισχυρή και ασφαλής. Νευροασφάλειας είναι ένα νέο θέμα. Makers των γνωστικών εμφυτεύματα πρέπει να αποφευχθεί ανεπιθύμητη λήψη των πληροφοριών ή σκέψεις [ παραπομπή που απαιτείται ] από το φόρτωμα και των επιζήμια δεδομένα στη συσκευή που μπορεί να διακόψει τη λειτουργία.
Η σωστή εμφύτευση
Εμφύτευση της συσκευής παρουσιάζει πολλά προβλήματα. Πρώτον, οι σωστές προσυναπτικές είσοδοι πρέπει να συνδεθούν στις σωστές μετασυναπτικούς εισόδους στη συσκευή. Δεύτερον, οι έξοδοι από τη συσκευή πρέπει να στοχεύει σωστά στο επιθυμητό ιστό. Τρίτον, ο εγκέφαλος πρέπει να μάθουν πώς να χρησιμοποιούν το εμφύτευμα. Διάφορες μελέτες σε πλαστικότητα του εγκεφάλου (int link) δείχνουν ότι αυτό μπορεί να είναι δυνατόν μέσα από ασκήσεις έχουν σχεδιαστεί με κατάλληλο κίνητρο.
Σύγχρονες Εξελίξεις
Andersen Lab
Το Andersen Lab βασίζεται σε έρευνες που έγιναν προηγουμένως από Musallam και δείχνουν ότι υψηλού επιπέδου γνωστικές σήματα στην μετά βρεγματικό φλοιό, ή PPC, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποκωδικοποίηση της θέσης στόχο της επίτευξης κινήσεων. [ 42 ] Σήματα όπως αυτά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την απ 'ευθείας έλεγχο μιας προσθετικής συσκευής. Λειτουργικά μιλώντας, η ΔΕΗ βρίσκεται μεταξύ αισθητηριακές και κινητικές περιοχές του εγκεφάλου. Είναι ασχολούνται με τη μετατροπή αισθητηριακές εισροές σε σχέδια δράσης, ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως αισθητικο - κινητική ολοκλήρωση.
Εντός της ΔΕΗ είναι μια περιοχή που είναι γνωστή ως η περιοχή μετά την εμβέλεια βρεγματικό, ή PRR για συντομία. Η περιοχή αυτή έχει αποδειχθεί ότι είναι πιο ενεργά όταν ένα άτομο σχεδιάζει και εκτελεί μια κίνηση. Η PRR λαμβάνει άμεση οπτική πληροφορία, αναφέροντας ότι το όραμα μπορεί να είναι η πρωταρχική αισθητηριακά ερεθίσματα. Η PRR κωδικοποιεί τους στόχους για την επίτευξη της οπτικής συντεταγμένες σε σχέση με την τρέχουσα κατεύθυνση του βλέμματος του αμφιβληστροειδούς AKA συντεταγμένες. [ 43 ] Επειδή η κωδικοποίηση το στόχο του κινήματος και όχι όλες οι διαφορετικές μεταβλητές που απαιτούνται για το σκέλος να επικοινωνήσετε με το στόχο, ο σχεδιασμός Τα σήματα του PRR θεωρούνται γνωστική στη φύση. Αποκωδικοποίηση αυτά τα σήματα είναι σημαντικό να βοηθήσει παράλυτους ασθενείς, ιδιαίτερα εκείνων με βλάβη σε περιοχές του εγκεφάλου που υπολογίζει τις μεταβλητές κίνηση των άκρων, ή αναμεταδίδουν αυτές τις πληροφορίες για να κινητικών νευρώνων. Ίσως η πιο εκπληκτική δυνατότητα χρησιμοποιεί αυτά τα σήματα για την παροχή «εγκλωβισμένες» άτομα, χωρίς αυτά τη δυνατότητα να κινηθεί ή να μιλήσει, μια λεωφόρο της επικοινωνίας.
Πρώτον, Andersen και οι συνεργάτες τοποθετούνται συστοιχίες ηλεκτροδίων πάνω στο ραχιαίο προκινητικό φλοιό, την PRR, και έσω περιοχή interparietal (ΠΕΠ) των πιθήκων για να καταγράψει τα σήματα που προέρχονται από αυτές τις περιοχές, ενώ οι πίθηκοι κοίταξε σε μια οθόνη υπολογιστή. Αφού οι πίθηκοι άγγιξε ένα κεντρικό σημείο σύνθημα στην οθόνη και κοίταξε ένα κεντρικό σημείο σύνδεσης (κόκκινο), ένα άλλο σύνθημα (πράσινο) πετάχτηκε για λίγο στη συνέχεια εξαφανίστηκε. Οι πίθηκοι είχαν δοθεί μια ανταμοιβή χυμού αν φθάσει στο σημείο όπου ο πρόσφατα εξαφανίστηκε στόχος ήταν στο τέλος της μιας βραχείας περιόδου μνήμης, περίπου 1,5 δευτερόλεπτα. Οι ηχογραφήσεις έγιναν όταν οι πίθηκοι σχεδιασμό κίνηση, αλλά κάθεται ακίνητος στο σκοτάδι απουσιάζει από κινήσεις των ματιών, εξασφαλίζοντας ότι κινητήρα και αισθητηριακές πληροφορίες δεν επηρεάζουν τη δραστηριότητα του σχεδιασμού.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές διενήργησαν έλεγχο του εγκεφάλου με τη χρήση νευρωνικών δοκιμές δεδομένα δραστηριότητας που καταγράφεται από 2 δέκατα του δευτερολέπτου σε 1 δευτερόλεπτο της περιόδου μνήμης για να αποκωδικοποιήσει το προορισμό μακριά. Μια εγκεφάλου-μηχανής διεπαφή που χρησιμοποιείται τα αποκωδικοποιημένα δεδομένα για να μετακινήσετε τον κέρσορα στο σημείο της οθόνης όπου οι πίθηκοι προγραμματιστεί να κινηθεί, χωρίς τη χρήση των άκρων τους. Πίθηκοι ανταμείφθηκαν με χυμό εάν η σωστή στόχος αποκωδικοποιηθεί και το σύνθημα ήταν έλαμψε και πάλι, παρέχοντας οπτική ενίσχυση. Μετά από ένα ή δύο μήνες από την κατάρτιση, οι πίθηκοι ήταν πολύ καλύτερα στο να χτυπήσει το στόχο. Η μάθηση είναι μια απόδειξη για την φυσική πλαστικότητα του εγκεφάλου, και δημιουργεί μια ευκαιρία για τους ασθενείς να βελτιώσουν τον τρόπο λειτουργίας της πρόθεσης με την εκπαίδευση. Κάθε φορά που ο ασθενής χρησιμοποιεί το προσθετικό σύστημα, ο εγκέφαλος θα μπορούσε να κάνει αυτόματα λεπτές προσαρμογές στο σήμα εισόδου που καταγράφονται από το σύστημα.
Τέλος, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν φτάσει δοκιμές για να αποκωδικοποιήσει τις προθέσεις σε υγιείς πιθήκους. Ωστόσο, παράλυτους ασθενείς δεν μπορούν να εκτελέσουν δοκιμές πρόσβαση για τους επιστήμονες να καταγράφουν δεδομένα πρόθεση μακριά. Adaptive βάσεις δεδομένων ξεπεραστεί αυτό το σενάριο. Κάθε φορά που ένα φθάνουν αποκωδικοποίηση είναι επιτυχής, αυτή προστίθεται στην βάση δεδομένων. Αν ο αριθμός των καταχωρήσεων βάσης δεδομένων διατηρείται σταθερή, μία δοκιμή, (μία λιγότερο επιτυχημένη) πρέπει να διαγραφεί. Τελικά, η βάση δεδομένων θα περιέχει μόνο επιτυχημένη αποκωδικοποιεί, καθιστώντας το σύστημα να λειτουργήσει καλύτερα κάθε φορά που ο ασθενής χρησιμοποιεί. Αυτό υποδηλώνει μια FIFO, ή first-in, first-out, εγκατάσταση. Τα παλαιότερα στοιχεία πέφτει έξω πρώτα. Αρχικά συμπλήρωση της βάσης δεδομένων θα είναι δύσκολο, αλλά με αυστηρή εκπαίδευση και πολλές δοκιμές, το σύστημα θα είναι σε θέση να διακρίνουν με ακρίβεια τις προθέσεις του χρήστη. Η διαδικασία αυτή, μαζί με την πλαστικότητα του εγκεφάλου, θα πρέπει να επιτρέψει στους ανθρώπους να ελέγχουν μια μυριάδα των προθέσεων, και ίσως ακόμη και μηχανοκίνητα αναπηρικά καροτσάκια. Επιπλέον, στις μελλοντικές συσκευές ακριβείας, όπως χειρουργικά εργαλεία θα μπορούσε να ελέγχεται άμεσα από τον εγκέφαλο αντί των ελέγχων χειραγωγείται από το σύστημα κινητήρα.
ιπποκάμπου Προσθετική
Κύριο άρθρο: ιπποκάμπου πρόσθεση
Ερευνητικό εργαστήριο Δρ Θεόδωρος Berger στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας επιδιώκει να αναπτύξει μοντέλα θηλαστικών νευρικό σύστημα, σήμερα ο ιππόκαμπος, που είναι απαραίτητες για τη μάθηση και τη μνήμη. Ο στόχος είναι να γίνει μια εμφυτεύσιμη συσκευή που αναπαράγει τον τρόπο που ζουν νευρώνες του ιπποκάμπου συμπεριφέρονται και να ανταλλάσσουν ηλεκτρικά σήματα. Αν είναι επιτυχής, θα ήταν ένα μεγάλο βήμα προς μια λύση για βιοϊατρική συμπτώματα Αλτσχάιμερ. Επιπλοκές από εγκεφαλική κάκωση σε κινητικές περιοχές του εγκεφάλου όπως η μειωμένη συντονισμός θα μπορούσε να βελτιωθεί. Ομιλίας και γλώσσας προβλήματα που προκαλούνται από εγκεφαλικό επεισόδιο θα μπορούσε να αντιστραφεί. Για να επιτευχθεί αυτό, η συσκευή θα ακούσει για τη νευρωνική σήματα πηγαίνουν στον ιππόκαμπο με εμφυτευμένα συστοιχίες ηλεκτροδίων, υπολογίσει ποια είναι η εξερχόμενη απόκριση των φυσιολογικών νευρώνων ιππόκαμπου θα είναι, και στη συνέχεια να διεγείρει νευρώνες σε άλλα μέρη του εγκεφάλου, ελπίζουμε ακριβώς όπως ο ιστός έκανε πριν από ζημία ή εκφυλισμό.
τεχνολογίες που
τοπικών δυναμικών πεδίου
Τοπικών δυναμικών πεδίου (LFPs) είναι ηλεκτροφυσιολογικές σήματα που σχετίζονται με το άθροισμα όλων των δενδριτικών συναπτική δραστηριότητα εντός ενός όγκου του ιστού. Πρόσφατες μελέτες υποδεικνύουν στόχους και αναμενόμενη τιμή είναι υψηλού επιπέδου γνωστικές λειτουργίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για νευρωνικά γνωστική προσθέσεις.
Αυτοματοποιημένη κινητά Ηλεκτρολόγων Probes
Ένα εμπόδιο που πρέπει να ξεπεραστεί είναι η μακροχρόνια εμφύτευση των ηλεκτροδίων. Εάν τα ηλεκτρόδια κινούνται με φυσικό σοκ ή τις κινήσεις του εγκεφάλου σε σχέση με τη θέση των ηλεκτροδίων, τα ηλεκτρόδια θα μπορούσαν να καταγραφή διαφόρων νεύρα. Προσαρμογή σε ηλεκτρόδια είναι αναγκαίο να διατηρηθεί ένα βέλτιστο σήμα. Ατομικά προσαρμογής πολλαπλών συστοιχίες ηλεκτροδίων είναι μια πολύ επίπονη και χρονοβόρα διαδικασία. Ανάπτυξη της αυτόματης προσαρμογής ηλεκτροδίων θα μετριάσει αυτό το πρόβλημα. Ομάδα του Άντερσον αυτή τη στιγμή συνεργάζεται με το εργαστήριο Yu-Tai Chong και το εργαστήριο Burdick (όλα στο Cal Tech) να κάνει ένα τέτοιο σύστημα που χρησιμοποιεί ηλεκτρόλυση με βάση ενεργοποιητές να ρυθμίσετε ανεξάρτητα ηλεκτρόδια σε έναν χρονίως εμφυτευμένων ηλεκτροδίων σειρά του.
MRI
Χρησιμοποιείται για την απεικόνιση για να καθορίσει σωστά τοποθετήσεις
απεικονίστηκαν Καθοδηγούμενη χειρουργικές τεχνικές
Image-Guided Χειρουργική χρησιμοποιείται για να τοποθετήσει με ακρίβεια εμφυτεύματα εγκεφάλου
Μελλοντικές Κατευθύνσεις
Self-φόρτισης εμφυτεύματα που χρησιμοποιούν βιοενέργεια για την επαναφόρτιση θα εξαλείψει την ανάγκη για δαπανηρή και επικίνδυνη χειρουργικές επεμβάσεις για να αλλάξει τις μπαταρίες εμφύτευμα.
Μνήμη / εγκεφάλου off-φόρτωσης και μετέπειτα αποστολή να μάθουν νέες πληροφορίες γρήγορα. Ερευνητές από το Georgia Institute of Technology ερευνούν κύτταρα θηλαστικών μνήμης για να καθορίσει ακριβώς πώς μαθαίνουμε. Οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην Potter Lab μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μελετήσουν και να βελτιώσουν τις δραστηριότητες των νευρωνικών συσκευών προσθετική.
Έλεγχος πολύπλοκα μηχανήματα με τις σκέψεις, αντί της μετατροπής των κινήσεων κινητήρα σε εντολές για τις μηχανές θα επιτρέψει μεγαλύτερη ακρίβεια και επιτρέπουν στους χρήστες να αποστασιοποιηθούν από επικίνδυνα περιβάλλοντα.
Άλλες μελλοντικές κατευθύνσεις περιλαμβάνουν συσκευές να διατηρηθεί η εστίαση, η σταθεροποίηση / επάγει τη διάθεση, να βοηθήσουν τους ασθενείς με κατεστραμμένο φλοιό αισθάνονται και να εκφράσουν συναισθήματα, και να επιτρέψει πραγματική τηλεπαθητική επικοινωνία, όχι απλά μαζεύοντας οπτική / ακουστική συνθήματα και μαντέψουν συναισθηματική κατάσταση ή αντικείμενο σκέψης από πλαίσιο.
Self-φόρτισης εμφυτεύματα που χρησιμοποιούν βιοενέργεια για την επαναφόρτιση θα εξαλείψει την ανάγκη για δαπανηρή και επικίνδυνη χειρουργικές επεμβάσεις για να αλλάξει τις μπαταρίες εμφύτευμα.
Μνήμη / εγκεφάλου off-φόρτωσης και μετέπειτα αποστολή να μάθουν νέες πληροφορίες γρήγορα. Ερευνητές από το Georgia Institute of Technology ερευνούν κύτταρα θηλαστικών μνήμης για να καθορίσει ακριβώς πώς μαθαίνουμε. Οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην Potter Lab μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μελετήσουν και να βελτιώσουν τις δραστηριότητες των νευρωνικών συσκευών προσθετική.
Έλεγχος πολύπλοκα μηχανήματα με τις σκέψεις, αντί της μετατροπής των κινήσεων κινητήρα σε εντολές για τις μηχανές θα επιτρέψει μεγαλύτερη ακρίβεια και επιτρέπουν στους χρήστες να αποστασιοποιηθούν από επικίνδυνα περιβάλλοντα.
Άλλες μελλοντικές κατευθύνσεις περιλαμβάνουν συσκευές να διατηρηθεί η εστίαση, η σταθεροποίηση / επάγει τη διάθεση, να βοηθήσουν τους ασθενείς με κατεστραμμένο φλοιό αισθάνονται και να εκφράσουν συναισθήματα, και να επιτρέψει πραγματική τηλεπαθητική επικοινωνία, όχι απλά μαζεύοντας οπτική / ακουστική συνθήματα και μαντέψουν συναισθηματική κατάσταση ή αντικείμενο σκέψης από πλαίσιο.
http://en.wikipedia.org/wiki/Neuroprosthetics
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου