SME
Streda, 28. október, 2020 | Meniny má DobromilaKrížovkyKrížovky

Lekári vyvinuli nové sondy, ktoré nedráždia mozog

Americkí biomedicínski výskumníci vyvinuli nový typ mikroelektród, ktoré zbierajú mozgové signály bez toho, aby rušivo prenikali do tkaniva respektíve dráždili neuróny.

Skutočný doktor (Paul) House pri operácii.Skutočný doktor (Paul) House pri operácii. (Zdroj: Kelly Johnson, University of Utah)

Pomôžu ľuďom s prerušenou komunikáciou centrálnej nervovej sústavy a končatín alebo iných funkčných prvkov tela, ako je hlasové ústrojenstvo.

Drobné elektródy voperované do mozgu nie sú až taká novinka. Zaznamenávajú špecifickú nervovú činnosť a podľa nej pomáhajú paralyzovaným ľuďom komunikovať a konať. Alebo tým, ktorí stratili končatiny, ovládať bionické náhrady. A epileptikom utlmiť záchvaty.

Všetko je to skvelé. Lenže tieto elektródy majú aj odvrátenú stránku. Mozgové tkanivo dráždia. Najmä ak sú zavedené hlbšie. A je veľa miest, kde je riskantné ich používať, napríklad v oblastiach, ktoré ovládajú poznávacie funkcie. Lekári vždy musia zvažovať, aké sú šance, že nasadenie elektród nespôsobí viac škody ako úžitku.

Skryť Vypnúť reklamu

Doktor House a jeho tím zasahujú

Našťastie sa objavilo šetrnejšie riešenie. Zatiaľ vyskúšané iba na signáloch, ktoré ovládajú pohyb ruky, no zato s výsledkami, ktoré sľubujú úspech aj v iných častiach mozgu.

Predložil ho tím, ktorý vedie neurochirurg Paul House z Utahskej univerzity v Salt Lake City (USA). Výsledky uverejnili v časopise Neurosurgical Focus.

„Na tejto technológii je unikátne, že poskytuje množstvo informácií o mozgu bez toho, aby sa doň museli zavádzať elektródy. Neurochirurgom to dovoľuje umiestniť toto zariadenie pod lebečnú stenu, ale nad mozgové oblasti, kde by bolo zavedenie elektród riskantné," povedal člen tímu bioinžinier Bradley Greger z tej istej inštitúcie.

Ako nad rečové centrum paralyzovaných pacientov, ktorí nedokážu komunikovať následkom porážky, úrazu chrbtice, amyotropnej laterálnej sklerózy a ďalších chorôb. Elektródy zachytia rečové signály a odošlú ich do počítača vybaveného syntetizátorom reči.

Skryť Vypnúť reklamu

Umožnia však aj jemnejšie ovládanie bionických protéz, alebo všeobecne počítačového rozhrania, ktorý paralyzovaným ľuďom vytvorí skutočne funkčnú bránu do sveta.

Skromné vykúpenie

Paul House hovorí o „skromnom kroku" k využívaniu nových mikroelektród v systémoch na premenu myšlienok postihnutých ľudí na prostriedok ovládania spomenutých elektronických zariadení. Vylepšiť treba najmä softvér, „prekladajúci" mozgové signály. To potrvá ešte niekoľko rokov.

Paulovi Houseovi a Bradleyovi Gregerovi pomáha elektroinžinier a informatik Richard Brown s doktorandmi Spencerom Kellisom z tej istej branže a Kyleom Thomsonom, ktorý študuje bioinžinierstvo, všetci traja tiež z Utahskej univerzity.

Elektródy nad mozgovým tkanivom navyše vydržia podstatne dlhšie ako tie, ktoré sú doň zavedené. Ich menej častá výmena ušetrí postihnutým sprievodné trápenie. „Je predsa rozdiel, ak vám zasa budú musieť otvoriť lebku za tri roky, alebo za desať," lakonicky to vyjadril Bradley Greger.

Skryť Vypnúť reklamu

Elektródové siete

Členovia tímu nazvali novú technológiu microECoG. Význam predpony „micro" je jasný, ide o oveľa menšie verzie elektród vyvinutých už pred polstoročím pre elektrokortikografiu čiže mapovanie elektrických signálov z mozgovej kôry - odtiaľ pochádza zvyšok názvu.

Veľké ECoG elektródy s priemerom niekoľkých milimetrov (zväčša pripomínajú gombík) sa na niekoľko dní až týždňov inštalujú aj epileptikom, ktorým nezaberajú lieky. Neprenikajú do mozgového tkaniva, ale nad predmetnou oblasťou zachytávajú anomálnu elektricú aktivitu. Chirurgovia s ich pomocou môžu presne lokalizovať malú časť mozgu, spôsobujúcu záchvaty - a následne ju odoperovať.

ECoG a microECoG sú vlastne na pol ceste medzi elektródami zavádzanými do mozgu a elektródami bežných elektroencefalografov (EEG), ktoré sa dávajú na vrch lebky.

Skryť Vypnúť reklamu

Ideálne by bolo, keby postihnutí mohli ovládať pomôcky pomocou EEG elektród. Lenže to nejde, signály sa skresľujú jednak prechodom cez lebečnú stenu, jednak prípadnými pohybmi.

Nuž a bežné ECoG elektródy, inštalované v podobe sietí, sú priveľké na to, aby zachytili rad špecifických nervových impulzov, ktoré slúžia na ovládanie trebárs rúk.

Odvážna dobrosrdečná dvojica

Tímu pomohli microECoG vyskúšať dvaja dobrovoľníci. Boli to epileptici, trpiaci silnými záchvatmi, ktorým lekári inštalovali na povrch mozgu bežné ECoG. Súhlasili, aby im tím Paula Housea vedľa dal microECoG. Uvedomovali si riziko nasadenia neoverenej technológie, no chceli pomôcť paralyzovaným a bezrukým či beznohým ľuďom.

Dobrovoľníci sedeli na posteliach a podľa inštrukcií hýbali rukou, aby posúvali bezdrôtovú myš po vysoko citlivom tablete, alebo sa naťahovali po cieli pred nimi napravo respektíve naľavo. Počítač presne zaznamenal pohyby ruky na tablete a priraďoval im súbežne zaznamenávané a analyzované mozgové signály z centier, ovládajúcich ruku.

Skryť Vypnúť reklamu

Vedci onedlho dokázali na základe amplitúdy a intenzity rozpoznať microECoG zachytávané signály, ktorými mozog ruke nariaďoval siahnuť napravo respektíve naľavo.

Od virtuálnej ruky k reálnej?

Elektródy tvorili siete vložené do priehľadného gumovitého silikónu. Prvému dobrovoľníkovi voperovali na niekoľko týždňov dve 16-elektródové (4 x 4) siete s elektródami vzdialenými od seba 1 milimeter. Ukázalo sa však, že je to priblízko, susedné microECoG zachytávali tie isté signály.

Druhému preto na niekoľko dní voperovali jedinú sieť s 32 elektródami, vzájomne vzdialenými 2 milimetre. Ukázalo sa, že optimálna vzdialenosť elektród je 2 až 3 milimetre, vtedy sa z mozgu získa najviac informácií.

mozgove_sondy2.jpg

Na ľavom obrázku sú vo fotoeditore zvýraznené dve 16-elektródové microECoG siete nad mozgom prvého dobrovoľníka, umiestnené medzi bežnými veľkými gombíkovitými (a číslovanými) ECoG elektródami. MicroECoG sú pripojené cez mikrovodiče s oranžovou a zelenou izoláciou. Na pravom obrázku je zvýrazená 32-elektródová sieť microECoG nad mozgom druhého pacienta medzi bežnými ECoG elektródami, pripojených mikrovodičmi s priehľadnou izoláciou, ktoré vidno v dolnej časti obrázku. Bežné ECoG sú pripojené vodičmi so zelenou izoláciou.
Foto: University of Utah Department of Neurosurgery

Skryť Vypnúť reklamu

mozgove_sondy3.jpg

Mikrovodiče so zelenou a oranžovou izoláciou sú pripojené ku dvom sieťam so 16 microECoG elektródami. Siete sú na tomto detaile z ľavého prechádzajúceho obrázku sotva viditeľné, keďže každá je vnorená v malej doštičke priehľadného gumovitého silikónu.
Foto: University of Utah Department of Neurosurgery

Ďalší krok - s vylepšeným softvérom na dekódovanie mozgových signálov zachytených cez ECoG v reálnom čase - bude spočívať v pokusoch s takisto epileptickými dobrovoľníkmi, ktorých členovia tímu požiadajú, aby v počítači myšlienkami ovládali virtuálnu ruku.

Hlavný zdroj: Komuniké University of Utah z 28. júna 2009.

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Neprehliadnite tiež

Kozmická loď nesúca robotické vozidlo je na polceste k Marsu

Vesmírna loď už od svojho štartu prekonala vzdialenosť 235,4 milióna kilometrov.

Z Mysu Canaveral v americkom štáte Florida odštartovalo vo štvrtok 30. júla 2020 k planéte Mars robotické vozidlo Perseverance.
Stroj Turek, ktorý vydávali za šahový automat, v skutočnosti sa v jeho vnútri skrýval človek, ktorý Turka riadil

Recenzia: Serious Sam 4 vás vráti 20 rokov do minulosti

Hra, ktorá k úspechu nepotrebuje skvelý príbeh.

Južný pól Mesiaca. V tejto oblasti má v roku 2024 pristáť misia Artemis III.

Inzercia - Tlačové správy

  1. Príjem vs. dôchodok. Realita, ktorú na ktorú sa treba pripraviť
  2. ARÓNIA a RAKYTNÍK - podporí tvoju imunitu v boji s vírusmi
  3. Covid a post-Covid: Ako sa chrániť pred kybernetickými útokmi?
  4. Pôžička bez úrokov a poplatkov? Áno, existuje
  5. Pohoda v domácnosti sa odvíja od jednej veci. Neuveríte, od akej
  6. Nenechajme jeden druhého bez pomoci a kontaktu
  7. Tlačová konferencia iniciatívy Stop hazardu so zdravím
  8. Pomáhajte čítaním
  9. Ako začínali šéfovia digitálnych firiem? Vplyv malo už detstvo
  10. Developer roka YIT Slovakia je na Slovensku už desať rokov
  1. UNIQA preberá na Slovensku aj dôchodkové fondy AXA
  2. Využite dovoz tovaru do 24 hodín a zadarmo
  3. Dopad krízy na firmu zmierni strednodobý prenájom vozidla
  4. V Košickom kraji máme more aj neviditeľnú izbu: Objavte ich!
  5. Pohoda v domácnosti sa odvíja od jednej veci. Neuveríte, od akej
  6. Nenechajme jeden druhého bez pomoci a kontaktu
  7. Neodkladajte pre koronavírus vyšetrenie svojich očí
  8. BILLA podáva v kritickom období pomocnú ruku ľuďom z kultúry
  9. Vynovená predajňa v Smrdákoch
  10. Pôžička bez úrokov a poplatkov? Áno, existuje
  1. Novodobý slovenský Baťa. Zamestnancom stavia domy 33 028
  2. Pracujete v IT? Táto slovenská firma neustále prijíma ľudí 24 110
  3. Ako začínali šéfovia digitálnych firiem? Vplyv malo už detstvo 21 569
  4. O levočský „nanozázrak“ sa zaujíma európsky trh 17 022
  5. LEN DNES: Zľava viac ako 50% na ročné predplatné týždenníkov MY 14 511
  6. Toto sú povolania budúcnosti. Niektoré prekvapili 11 504
  7. Ako pracujú horskí nosiči? Vstávajú ráno o štvrtej 10 639
  8. Vyučujú školy informatiku dobre? Tieto patria medzi ukážkové 10 628
  9. Ako vidia budúcnosť deti zo základných škôl? Budete prekvapení 10 521
  10. ARÓNIA a RAKYTNÍK - podporí tvoju imunitu v boji s vírusmi 10 255