Neuroprotetik

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 25 november 2019; kontroller kräver 13 redigeringar .

Neuroprotetik  är en disciplin som ligger i skärningspunkten mellan neurovetenskap och biomedicinsk ingenjörskonst och handlar om utvecklingen av neurala proteser .

Neurala proteser är elektroniska implantat som kan återställa motoriska, sensoriska och kognitiva funktioner om de har gått förlorade på grund av skada eller sjukdom. Ett exempel på sådana anordningar är cochleaimplantatet . Denna enhet återställer de funktioner som utförs av trumhinnan och stigbygeln genom att simulera frekvensanalys i snäckan . En extern mikrofon tar upp ljud och bearbetar dem; sedan överförs den bearbetade signalen till det implanterade blocket, som genom mikroelektrodarrayen stimulerar hörselnervens fibrer i snäckan. Genom att ersätta eller förstärka förlorade sinnen, avser dessa enheter att förbättra livskvaliteten för personer med funktionsnedsättning.

Dessa implanterbara enheter används också ofta inom neurovetenskap i djurexperiment som ett verktyg för att hjälpa till att studera hjärnan och dess funktion. Vid trådlös övervakning skickas elektriska hjärnsignaler genom elektroder implanterade i försökspersonens hjärna, varvid försökspersonen kan studeras utan att en apparat påverkar resultatet.

Exakt avkänning och registrering av elektriska signaler i hjärnan kommer att hjälpa till att bättre förstå kopplingarna mellan lokala kluster av neuroner som ansvarar för vissa funktioner.

Neurala implantat är utformade så små som möjligt för att minimera invasivitet, särskilt i områden som omger hjärnan, ögonen eller snäckan. Dessa implantat kommunicerar vanligtvis trådlöst med sina proteser. Dessutom erhålls kraft lätt genom trådlös överföring av elektricitet genom huden. Vävnaden intill implantatet är mycket känslig för temperaturökningar. Detta innebär att strömförbrukningen måste hållas till ett minimum för att undvika vävnadsskador. [ett]

Under 2019 använde en grupp vid Carnegie Mellon University ett icke-invasivt gränssnitt för att komma åt signaler djupt inne i hjärnan och utveckla världens första sinneskontrollerade robotarm som kontinuerligt och smidigt kan följa en dators markör. [2]

För närvarande är cochleaimplantatet det mest använda inom neuroprotetik. I december 2010 fick cirka 219 000 människor över hela världen det. [3]

Historik

Det första kända cochleaimplantatet skapades 1957. Andra viktiga milstolpar är skapandet av den första fotprotesen för hemiplegi 1961, skapandet av det första auditiva hjärnstamsimplantatet 1977 och skapandet av en perifer neurobro implanterad i ryggmärgen på en vuxen råtta 1981.

Sensoriska proteser

Visuell protetik

Hörselproteser

Cochleaimplantat , hörselimplantat i hjärnstammen och hörselimplantat i mitthjärnan är de tre huvudkategorierna för hörselproteser.

Cochleaimplantat används för att stödja utvecklingen av talat språk hos barn som är döva från födseln. Cochleaimplantat har implanterats i cirka 80 000 barn över hela världen.

Proteser för smärtlindring

Motorproteser

Implantat som kontrollerar urinering

Huvudartikel: Sakral främre rotstimulator .

När ryggmärgsskada leder till paraplegi har patienter svårt att tömma urinblåsan, vilket kan leda till infektion. 1969 utvecklade Brindley den sakrala främre sladdstimulatorn, med framgångsrika försök på människor i början av 1980-talet. [4] Denna enhet är implanterad i ganglierna i de främre rötterna av den sakrala ryggmärgen; Styrd av en extern sändare ger den intermittent stimulering som förbättrar blåstömningen. Det hjälper också till med avföring och tillåter manliga patienter att få fulla erektioner.

En liknande sakral nervstimuleringsprocedur är avsedd att kontrollera inkontinens hos icke-paraplegiska patienter [5] .

Motorproteser för medveten kontroll av rörelse

Sensorisk-motorisk protetik

Kognitiva proteser

Kognitiva neuroproteser är anordningar som underlättar bearbetning, lagring och överföring av information av den mänskliga hjärnan. Den mänskliga hjärnan är ännu inte väl förstådd, så kognitiva neuroproteser förblir science fiction.

Elektrokemiska neuroproteser

Neuroproteser med en kombination av kemisk och elektrisk stimulering och motorisk träning av ryggmärgen [6] [7]

Anteckningar

  1. ↑ Daniel Harrison. Minimera termiska effekter av in vivo kroppssensorer . Tillträdesdatum: 5 maj 2010.  (otillgänglig länk)
  2. ↑ Sinnekontrollerad robotarm fungerar effektivt för första gången utan ett hjärnimplantat . PreAbility (20 juni 2019). Hämtad 2 juli 2019. Arkiverad från originalet 2 juli 2019.
  3. ↑ NIH-publikation nr. 11-4798. Cochleaimplantat . National Institute on Deafness and Other Communication Disorders (1 mars 2011). — "per december 2010 har cirka 219 000 människor över hela världen fått implantat. I USA har ungefär 42 600 vuxna och 28 400 barn tagit emot dem." Hämtad 16 november 2011. Arkiverad från originalet 12 augusti 2012.
  4. ↑ Neuroprotes - Wikipedia . Hämtad 18 juli 2017. Arkiverad från originalet 14 juli 2017.
  5. ↑ Neuroprotes - Wikipedia . Hämtad 18 juli 2017. Arkiverad från originalet 14 juli 2017.
  6. ↑ Musienko P. Ett steg runt. Elektrokemiska neuroproteser - mot förlamning. Arkivexemplar daterad 13 december 2012 på Wayback Machine // Science and Life , nr 12, 2012.
  7. ↑ Kirill Stasevich Hur man lär ryggmärgen att vara oberoende // Vetenskap och liv . - 2016. - Nr 7. - S. 14-19. — URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/29092/ Arkiverad 12 mars 2017 på Wayback Machine
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger