Neurale impianti sono utilizzati per la stimolazione cerebrale profonda, stimolazione del nervo vago, e controllato dalla mente, protesi
Sembra fantascienza, ma un impianto neurale potrebbe, molti anni da oggi, leggere e modificare i pensieri di una persona. Gli impianti neurali vengono già utilizzati per trattare le malattie, riabilitare il corpo dopo l’infortunio, migliorare la memoria, comunicare con gli arti protesici e altro ancora.
Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti e il National Institutes of Health (NIH) hanno dedicato centinaia di milioni di dollari in finanziamenti a questo settore. Documenti di ricerca indipendenti sull’argomento appaiono nelle migliori riviste quasi settimanalmente.,
Qui descriviamo i tipi di impianti neurali, spieghiamo come funzionano gli impianti neurali e forniamo esempi che dimostrano cosa possono fare questi dispositivi.
Che cos’è un impianto neurale?
Un impianto neurale è un dispositivo posizionato all’interno del corpo che interagisce con i neuroni.
I neuroni sono cellule che comunicano nel linguaggio dell’elettricità. Sparano impulsi elettrici in particolari schemi, un po ‘ come il codice Morse. Un impianto è un dispositivo creato dall’uomo che viene posizionato all’interno del corpo tramite un intervento chirurgico o un’iniezione.,
Un impianto neurale, quindi, è un dispositivo—tipicamente un elettrodo di qualche tipo—che viene inserito nel corpo, entra in contatto con i tessuti che contengono neuroni e interagisce con quei neuroni in qualche modo.,
Con questi dispositivi, è possibile registrare l’attività neurale nativa, consentendo ai ricercatori di osservare i modelli con cui i circuiti neurali sani comunicano. Gli impianti neurali possono anche inviare impulsi di elettricità ai neuroni, sovrascrivendo i modelli di cottura nativi e costringendo i neuroni a comunicare in un modo diverso.
In altre parole, gli impianti neurali consentono agli scienziati di hackerare il sistema nervoso. Chiamalo neuromodulazione, elettroceutici o bioelettronica—gli interventi che coinvolgono impianti neurali hanno il potenziale per diventare strumenti medici tremendamente potenti.,
Considera le funzioni del sistema nervoso: controlla il pensiero, vedere, sentire, sentire, muoversi e urinare, per citarne alcuni. Controlla anche molti processi involontari come la funzione dell’organo e il sistema infiammatorio, respiratorio, cardiovascolare e immunitario del corpo.
” Tutto ciò che fa il sistema nervoso potrebbe essere aiutato o guarito da un intervento elettricamente attivo—se sapessimo come farlo”, dice Gene Civillico, un neuroscienziato del NIH, che gestisce il programma di finanziamento della stimolazione nervosa periferica dell’agenzia SPARC.
Come vengono utilizzati gli impianti neurali?,
Uno degli usi clinici più consolidati degli impianti neurali è in un trattamento chiamato stimolazione cerebrale profonda, o DBS. In questa terapia, gli elettrodi sono posizionati chirurgicamente in profondità nel cervello dove stimolano elettricamente strutture specifiche nel tentativo di ridurre i sintomi di vari disturbi cerebrali.
La Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti ha approvato per la prima volta l’uso di DBS nel 1997 per il tremore essenziale. Da allora, la FDA o altri regolatori globali hanno approvato DBS per la malattia di Parkinson, distonia, tinnito, epilessia, disturbo ossessivo-compulsivo e dolore neuropatico. DBS è anche in fase di studio come trattamento per la sindrome di Tourette e disturbi psichiatrici come la depressione. Si stima che più di 150.000 persone in tutto il mondo abbiano ricevuto un impianto DBS.,
I ricercatori hanno anche messo una grande quantità di tempo nella manipolazione del nervo vago utilizzando impianti neurali. Il nervo vago collega la maggior parte dei nostri organi chiave al tronco cerebrale e i ricercatori stanno hackerando questa superstrada di comunicazione nel tentativo di trattare insufficienza cardiaca, ictus, artrite reumatoide, morbo di Crohn, epilessia, diabete di tipo 2, obesità, depressione, emicrania e altri disturbi.
Alcuni degli esperimenti più emozionanti che coinvolgono gli impianti neurali sono venuti con la stimolazione del midollo spinale, noto anche come stimolazione epidurale. Il trattamento ha permesso a una manciata di persone con paralisi nella parte inferiore del corpo di muoversi, stare in piedi e persino camminare a breve distanza per la prima volta da quando ha subito lesioni al midollo spinale.
Forse nessuna ricerca sulla neuromodulazione ha affascinato l’immaginazione del pubblico più delle protesi controllate dalla mente., Questi sistemi consentono agli amputati di controllare mani, braccia e gambe robotiche—in modi rudimentali-usando i loro pensieri. Questo può essere realizzato con un impianto neurale nel cervello o nell’estremità sopra l’amputazione. Alcuni di questi arti robotici possono anche fornire un feedback sensoriale stimolando i nervi appena sopra l’amputazione, dando all’utente un senso di ciò che lui o lei sta toccando. per maggiori informazioni clicca qui.,org
E poi c’è la roba che si presenta come fantascienza. I ricercatori hanno migliorato con successo la capacità di memoria delle persone per compiti specifici stimolando le strutture cerebrali in modi precisi. Gli individui tetraplegici con impianti cerebrali hanno operato computer e frasi digitate usando solo i loro pensieri., C’è un algoritmo che può determinare l’umore di una persona in base all’attività cerebrale da solo. Un paio di aziende hanno portato con successo sul mercato impianti che correggono la comunicazione neurale tra l’occhio e il cervello. Elon Musk dice che la sua azienda Neuralink prevede di sincronizzare il nostro cervello con AI.
Quali sono le prospettive per gli impianti neurali?
L’invasività di qualsiasi impianto ne limita l’utilizzo. È difficile giustificare la chirurgia cerebrale o spinale a meno che una persona non abbia un grave bisogno medico. Così gli ingegneri sono costantemente inventare dispositivi migliori che raggiungono in profondità nel corpo con meno impatto sui tessuti.,
“Gli ingegneri stanno continuamente spingendo i confini per ciò che è tecnicamente possibile”, afferma David McMullen, capo programma del programma di neuromodulazione e neurostimolazione presso l’Istituto nazionale di salute mentale degli Stati Uniti. ” Si tratta di ridurre il carico chirurgico, aumentare la natura cronica dell’impianto e cercare costantemente di ottenere elettrodi sempre più piccoli che coprono un’area più ampia del cervello”, afferma.,
gli Ingegneri hanno inventato la polvere cervello di dimensioni di impianti, elettrodi che salire i nervi come una vite, elettrodi da materiali flessibili come un nanoelectronic thread, stent-come elettrodi, o “stentrodes,” che può arrivare al cervello attraverso i vasi sanguigni e registrare l’attività elettrica, iniettabili elettronico maglie realizzate da nanofili di silicio, elettrodi che può essere iniettato nel corpo come un liquido e poi indurire in un elastico taffy-come sostanza, e di più.,
La neuromodulazione può anche essere eseguita in modo non invasivo utilizzando elettrodi o bobine magnetiche posizionati sulla pelle o vicino. La strategia si è dimostrata efficace per alcune condizioni, anche se finora non ha la specificità o l’efficacia degli impianti.
Ma questi dispositivi innovativi ci portano solo finora., “C’è un equivoco che gli ostacoli sono principalmente tecnici, come l’unica ragione per cui non abbiamo dispositivi controllati dal pensiero è perché nessuno ha ancora realizzato un elettrodo abbastanza flessibile”, afferma Civillico di NIH.
I ricercatori hanno ancora bisogno di una comprensione di base della fisiologia dei circuiti neurali, dice Civillico. Hanno bisogno di mappe di come i neuroni stanno comunicando, e gli effetti specifici di questi circuiti sul corpo e il cervello. Senza queste mappe, anche gli impianti più innovativi stanno effettivamente sparando impulsi elettrici nel buio.
