Cum Funcționează Implanturile Neuronale?

implanturi Neurale sunt folosite pentru stimularea profundă a creierului, stimularea nervului vag, și mintea controlată de proteze

Se pare ca science-fiction, dar un implant neuronal a putut, mulți ani de acum, citi și edita gândurile unei persoane. Implanturile neuronale sunt deja utilizate pentru tratarea bolii, reabilitarea corpului după leziuni, îmbunătățirea memoriei, comunicarea cu membrele protetice și multe altele.

Departamentul Apărării al SUA și Institutul Național de sănătate al SUA (NIH) au dedicat sute de milioane de dolari în finanțare pentru acest sector. Lucrări de cercetare independente pe această temă apar în reviste de top aproape săptămânal.,aici, descriem tipurile de implanturi neuronale, explicăm modul în care funcționează implanturile neuronale și oferim exemple care demonstrează ce pot face aceste dispozitive.

Ce este un implant neuronal? un implant neural este un dispozitiv plasat în interiorul corpului care interacționează cu neuronii. neuronii sunt celule care comunică în limba electricității. Ei trag impulsuri electrice în anumite modele, un fel de cod Morse. Un implant este un dispozitiv fabricat de om care este plasat în interiorul corpului prin intervenție chirurgicală sau prin injecție.,

Un implant neuronal, apoi, este un dispozitiv, de obicei, un electrod de vreun fel—care este introdus în organism, vine în contact cu țesuturile care conțin neuroni, și interacționează cu acești neuroni într-un fel., cu aceste dispozitive, este posibilă înregistrarea activității neuronale native, permițând cercetătorilor să observe tiparele prin care comunică circuitele neuronale sănătoase. Implanturile neuronale pot trimite, de asemenea, impulsuri de energie electrică către neuroni, depășind tiparele native de ardere și forțând neuronii să comunice într-un mod diferit. cu alte cuvinte, implanturile neuronale permit oamenilor de știință să intre în sistemul nervos. Numiți-o neuromodulare, electroceutice sau bioelectronică—intervențiile care implică implanturi neuronale au potențialul de a deveni instrumente medicale extrem de puternice., luați în considerare funcțiile sistemului nervos: controlează gândirea, văzul, auzul, senzația, mișcarea și urinarea, pentru a numi câteva. De asemenea, controlează multe procese involuntare, cum ar fi funcția organelor și sistemul inflamator, respirator, cardiovascular și imunitar al organismului.

„Nimic că sistemul nervos nu ar putea fi ajutat sau vindecat de un electric intervenție activă—dacă am ști cum să o fac”, spune Gene Civillico, un neurolog de la NIH, care conduce agenția de stimularea nervilor periferici program de finanțare SPARC.

cum se utilizează implanturile neuronale?, una dintre cele mai consacrate utilizări clinice ale implanturilor neuronale este într-un tratament numit stimulare cerebrală profundă sau DBS. În această terapie, electrozii sunt plasați chirurgical adânc în creier, unde stimulează electric structurile specifice într-un efort reduc simptomele diferitelor tulburări bazate pe creier.

US Food and Drug Administration (FDA) a aprobat folosirea DBS în 1997 pentru tremorul esențial. De atunci, FDA sau alte autorități de reglementare globale au aprobat DBS pentru boala Parkinson, distonie, tinitus, epilepsie, tulburare obsesiv-compulsivă și durere neuropatică. DBS este, de asemenea, investigat ca tratament pentru sindromul Tourette și tulburări psihiatrice, cum ar fi depresia. Se estimează că mai mult de 150.000 de persoane la nivel global au primit un implant DBS.,

cercetătorii au pus, de asemenea, o mare parte din timp în manipularea nervului vag folosind implanturi neuronale. Nervul vag conectează majoritatea organelor noastre cheie la tulpina creierului, iar cercetătorii hackează această super-autostradă de comunicare în efortul de a trata insuficiența cardiacă, accidentul vascular cerebral, artrita reumatoidă, boala Crohn, epilepsia, diabetul de tip 2, obezitatea, depresia, migrena și alte afecțiuni.

Unele dintre cele mai emoțional în mișcare experimente care implică implanturi neurale au venit cu stimularea măduvei spinării, de asemenea, cunoscut sub numele de epidurala stimulare. Tratamentul a permis o mână de oameni cu paralizie în corpurile lor inferioare să se miște, să stea și chiar să meargă pe o distanță scurtă pentru prima dată de la susținerea leziunilor măduvei spinării. poate că nicio cercetare în neuromodulare nu a captivat imaginația publicului mai mult decât protezele controlate de minte., Aceste sisteme permit amputaților să controleze mâinile, brațele și picioarele robotice—în moduri rudimentare—folosind gândurile lor. Acest lucru poate fi realizat cu un implant neural în creier sau în extremitatea de deasupra amputației. Unele dintre aceste membre robotizate pot oferi, de asemenea, feedback senzorial prin stimularea nervilor chiar deasupra amputației, oferind utilizatorului un sentiment de ceea ce atinge.

Și apoi există lucruri care vine peste science-fiction. Cercetătorii au îmbunătățit cu succes capacitatea de memorie a oamenilor pentru sarcini specifice prin stimularea structurilor creierului în moduri precise. Persoanele quadriplegice cu implanturi cerebrale au operat computere și au scris propoziții folosind doar gândurile lor., Există un algoritm care poate determina starea de spirit a unei persoane doar pe baza activității creierului. Câteva companii au adus cu succes pe piață implanturi care corectează comunicarea neuronală între ochi și creier. Elon Musk spune că compania sa Neuralink intenționează să ne sincronizeze creierul cu AI.

ce urmează pentru implanturile neuronale?

invazivitatea oricărui implant limitează utilizarea acestuia. Este greu să justifici chirurgia creierului sau a coloanei vertebrale, cu excepția cazului în care o persoană are nevoie medicală severă. Deci, inginerii inventează în mod constant dispozitive mai bune care ajung adânc în organism, cu un impact mai mic asupra țesuturilor., „inginerii continuă să împingă limitele pentru ceea ce este posibil din punct de vedere tehnic”, spune David McMullen, șeful programului de neuromodulare și neurostimulare de la Institutul Național de Sănătate Mintală din SUA. „Este vorba despre scăderea sarcinii chirurgicale, creșterea naturii cronice a implantului și încercarea constantă de a obține electrozi tot mai mici care acoperă o zonă mai largă a creierului”, spune el.,

Inginerii au inventat praful de dimensiuni implanturi cerebrale, electrozi care urca nervii ca o viță-de-vie, electrozi realizate din materiale flexibile, cum ar fi un nanoelectronic fir, stent-ca electrozi, sau „stentrodes,” care pot ajunge la creier prin intermediul vaselor de sânge și a înregistra activitatea electrică, injectabil electronice ochiuri realizate din silicon nanofire, electrozi, care poate fi injectat in organism ca un lichid și apoi se intareasca intr-un elastic taffy ca substanță, și mai mult.,

Neuromodulare chiar pot fi efectuate non-invaziv cu ajutorul electrozilor sau bobine magnetice plasate pe sau în apropierea pielii. Strategia s-a dovedit eficientă pentru anumite afecțiuni, deși până în prezent nu are specificitatea sau eficacitatea implanturilor.dar aceste dispozitive inovatoare ne ajung doar până acum., „Există o concepție greșită că obstacolele sunt în principal tehnice, deoarece singurul motiv pentru care nu avem dispozitive controlate de gândire este că nimeni nu a făcut încă un electrod suficient de flexibil”, spune Civillico la NIH.cercetătorii au încă nevoie de o înțelegere de bază a fiziologiei circuitelor neuronale, spune Civillico. Ei au nevoie de hărți ale modului în care neuronii comunică și efectele specifice ale acestor circuite asupra corpului și creierului. Fără aceste hărți, chiar și cele mai inovatoare implanturi trag efectiv impulsuri electrice în întuneric.