どのようにインプラントとロボットアームが麻痺した人に感情を回復させるか

車の事故で腕や足を感じたり移動したりすることができなかった28歳のネイサン・コープランド氏は、脳でコントロールするロボットアームを介して触感を取り戻しました。

Copelandの手術は、脳のシャツボタンの半分の大きさの小型微小電極アレイを4つ移植することが医学的なものであった。

インプラントは、ピッツバーグ大学の研究者によって開発されたBrain Computer Interface(BCI)に接続されています。 チームは、 科学トランスレーショナル医学.

「この研究で最も重要な結果は、感覚皮質の微小刺激がチクチクする代わりに自然な感覚を引き出すことができるということです」と、研究の共著者で神経生物学の教授でシステム神経科学の議長を務めるアンドリューB. 「この刺激は安全であり、誘発された感覚は数ヶ月にわたって安定しています。

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「患者がより良い動きをするために必要な刺激パターンをよりよく理解するためには、まだ多くの研究が必要です」


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これはBCIでのチームの最初の試みではありません。 4年前に、物理的な医学とリハビリテーションの助教授、VAピッツバーグ・ヘルスケア・システムの研究科学者であるジェニファー・コリンジャーの共著者を勉強し、退行性疾患による四肢麻痺を患っているヤン・シャーエルマンを助けたBCIを実演した。 Scheuermannがチョコレートを食べるビデオ 心を制御したロボットアームを使用して世界中で見られた。 その前に、オートバイ事故で麻痺したティム・ヘムスは、 彼のガールフレンドと手を触れるために手を差し伸べた.

しかし、私たちの腕が自然に動いて私たちの周りの環境とやりとりする方法は、正しい筋肉を考えたり動かすだけではありません。 私たちは、ケーキとソーダ缶の間を区別することができ、缶よりも軽くケーキを拾うことができます。 接触の感覚から受け取る一定のフィードバックは、脳がどこに移動するか、どのくらいの情報を脳に伝えるかという重要な要素です。

研究リーダーのRobert Gaunt(物理医学とリハビリテーションの助教授)は、BCIの次のステップであった。

Gauntらは正しい候補者を探していたので、ロボットの腕からの入力は、手の動きと触れを制御するニューロンが位置する脳に埋め込まれた微小電極アレイを介して伝達されるように、システムを開発し、洗練した。 Blackrock Microsystemsが開発したマイクロ電極アレイとその制御システムは、Johns Hopkins Universityのアプライド・フィジックス・ラボによって構築されたロボットアームと共に、パズルのすべての部分を形成しました。

コープランドの物語

2004の冬、18だったコープランドは、雨の日に夜に運転していました。車の事故で首をはねて脊髄を負傷し、上胸部から四肢麻痺の状態に陥りました。

事故後、彼は臨床試験に参加する意思のある患者の登録簿に登録していた。 約10年後、研究チームは実験的な研究に参加することに興味があるかどうか尋ねた。

スクリーニング検査に合格した後、昨年春、コープランドは手術室に運ばれました。 イメージング技術を使用して、それぞれの指と彼の手のひらの感情に対応するCopelandの脳における正確な領域を同定した。

コープランド医師は手術後約1カ月の間に「私はすべての指を感じることができます。本当に変な感覚です。 「時には電気的、時には圧力を感じることもありますが、ほとんどの場合、指の正確さを正確に伝えることができます。 私の指が触れたり押したりしているように感じます。

現時点では、コープランドは、物質が暑いか寒いかを特定することはできませんが、圧力を感じ、その強さをある程度区別することができると、研究共同研究者と神経外科医Elizabeth Tyler-Kabaraは説明します。

Gauntは、この仕事に関するすべてが、失われたものの忘れられていないものを人々に戻すために、脳の自然で既存の能力を利用することを意図していると語る。

「究極の目標は、自然な腕のように動き、感じるシステムを作り出すことです」とGaunt氏は言います。 「そこに行くには遠い道のりがあるが、これは素晴らしいスタートだ」

国防総省の高度研究プロジェクト庁の革命的な補綴プログラムは、ほとんどの資金を提供した。

情報源: ピッツバーグ大学

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