大腦植入物如何幫助癱瘓的人

即使像一杯茶一樣簡單的運動也需要你身體的很多動作。 手臂應該把它移動到杯子上。 你的手掌的肌肉應該打開，以便你可以抓住杯子，然後閉上你的手指握住它。 然後肩膀的肌肉應握住手，使其不會因為杯子的額外重量而退縮。 所有這些肌肉都應該準確和協調地工作，而你以為你只是做了你的茶。

如何使癱瘓的肌肉工作？

這就是為什麼如此難以使癱瘓的肢體再次移動。 大多數癱瘓肌肉仍然可以工作，但是他們與大腦的聯繫已經丟失了，所以他們沒有收到行動指示。 不幸的是，醫生還沒有學會如何修復脊髓損傷，但有一個解決辦法。 我們可以繞過它，並人為地指示肌肉。 由於閱讀和解釋大腦活動的技術的發展，這些說明可能有一天直接來自病人的頭腦。

我們可以使癱瘓的肌肉通過刺激他們的電極位於他們內部或周圍的神經供應他們。 這種技術被稱為“功能電刺激”。 它不僅可以幫助癱瘓的人移動，還可以恢復膀胱的功能，刺激有效的咳嗽，並減輕疼痛。 這項技術對脊髓損傷患者的生活具有重要意義。

科學家研究

Dimitar Blanc及其同事正致力於將該技術與一隻手的操作所需的複雜指令相結合。 如果你想提起一杯茶，哪些肌肉需要刺激，什麼時候和多少？ 這些說明非常複雜，不僅因為這裡涉及到大量的肌肉。 當你喝茶時，這些說明會改變，因為杯子的重量會減少。 為了做一些不同的事情，例如，劃傷你的鼻子，說明會完全不一樣。

科學家們使用肌肉骨骼系統的計算機模型來計算它們，而不是簡單地測試癱瘓肌肉上的各種指令，希望找到能夠起作用的功能。 這些模型是運動中肌肉，骨骼和關節如何起作用的數學描述。 建模時，可以使肌肉從外部變得更強或更弱，癱瘓或刺激。 因此，可以快速，安全地測試各種脈沖模型，看哪些更成功。

肌肉建模

為了測試技術，科學家們在研究中的參與者的肌肉和神經中植入了24個電極。 他們使用模擬來確定放置電極的位置，因為癱瘓的肌肉比現代功能性電刺激系統中的電極大。

如果您有選擇，哪些肌肉更好地刺激：肩胛下或超人？ 如果需要刺激腋神經，那麼你應該在哪裡放置電極？ 為了回答這些複雜的問題，科學家們用不同的電極組進行了建模，並選擇了允許計算機模型進行最有效運動的模型。

目前，該團隊正在肩上工作，這是由一組稱為旋轉袖口的肌肉所穩定的。 如果您收到的說明不正確，手可能會從肩上彈出。 這就是為什麼計算機模型在這項研究中是不可或缺的。 沒有人會決定對參與者進行這種實驗。

新任務

知道如何激活癱瘓的肌肉產生有用的動作只是問題的一半。 科學家還需要決定什麼時候激活肌肉，例如，當用戶想要拿起一些物體時。 可能的選擇之一是直接從大腦傳播這些信息。 最近，美國的研究人員已經使用植入物來聽癱瘓人的大腦中的單個細胞。 由於不同的運動與不同形式的大腦活動相關聯，所以參與者可以選擇六個預編程運動之一，然後通過對手臂肌肉的刺激產生。

讀大腦

雖然這是神經假肢領域令人興奮的一步，但仍有許多問題尚未得到解決。 理想情況下，腦植入物應該工作幾十年。 但是目前很難記錄幾個星期所需的信號，所以這些系統應該定期校準。 使用新的植入物設計或各種腦信號可以改善長期的穩定性。

此外，植入物僅聽取數百萬個控制我們四肢的細胞的一小部分，因此運動範圍可能相當有限。 然而，實現了具有一定自由度的機器人肢體的控制，並且該技術的可能性正在迅速發展。

未來的技術

最後，我們認為理所當然的平滑，輕鬆的動作，是由豐富的感官反饋系統所指導的，它將大腦傳遞給我們的手，當我們的手指觸摸物體時。 創傷後這些信號可能會丟失，所以研究人員也在研究可以恢復感覺以及運動的腦植入物。

一些科學家認為，大腦閱讀技術可以幫助有效的人們更有效地與電腦，手機甚至直接與其他人的大腦進行互動。 然而，現在它仍然在科幻領域，而大腦醫療應用的控制迅速成為臨床現實。