在没有戳它的情况下读大脑

盐湖城2009年6月29日—读取大脑信号的实验装置有助于瘫痪的人使用计算机,并且可能让患有副肢体肢体。但现有设备使用戳进入大脑的微小电极。现在,犹他大学研究表明,可以使用坐在大脑上的新微电极来准确地检测控制手臂运动的脑信号,但是’t penetrate it.

“关于这项技术的独特事件是它提供了大脑的许多信息,而无需将电极放入大脑中,”布拉德利Greger说,这项研究生物工程助理教授和研究的同悼。“这让Neurosurgeons将此设备放在头骨下,而是在脑区域上放置穿透电极的风险:控制语音,记忆和其他认知功能的区域。”

例如,可以将新的微电极阵列放在大脑上’在无法沟通的患者中的语音中心,因为它们被脊柱损伤,中风,Lou Gehrig瘫痪’他补充说,疾病或其他疾病。电极会将语音信号发送到将覆盖到可听词的思想的计算机。

对于失去了肢体或瘫痪的人,“该设备应允许高度控制对假肢肢体或计算机界面进行控制,” Greger says. “它将使得患有严重瘫痪的患者或人们使用假肢臂或计算机界面来与其环境进行互动,该计算机接口解码来自大脑的信号。”

该研究计划于7月1日在杂志上的在线公开 神经外科焦点.

研究结果代表“a modest step”研究’s lead author.

“最乐观的案例将在您有专用系统之前几年,”他说,不需要更多的工作来改进解释大脑信号的计算机软件,以便它们可以转换成动作,就像移动手臂一样。

穿透犹他律电极阵列的进步

这些技术已经以实验形式开发的,使用粘附到大脑的小阵列。犹他大学大学的100电极犹他州电极阵列的开发,用于读取来自瘫痪者的脑细胞的信号。在马萨诸塞州的实验中,研究人员使用小型脑穿透电极阵列来帮助瘫痪的人移动电脑光标,操作机器人臂并进行通信。

与此同时,犹他大学和其他地方的研究人员正在开发5500万美元的五角大楼项目,以发展战争退伍军人和其他令人愉快的思想,就像一个真正的手臂一样控制。科学家们正在争论是否应由脑内或脑上的电极收集的神经信号控制假肢装置,或者通过在残留的肢体中种植的电极来控制。

新的研究部分由国防高级研究项目机构部分资助’S仿生臂项目,由国家科学基金会和Blackrock Microsystems提供,提供了系统记录脑波。

房屋和Greger通过电气计算机工程博士生斯宾塞凯利斯进行了研究;凯尔汤姆森,生物工程的博士生;和大学电脑工程教授理查德·棕色’S工程学院。

大脑上的微电极可能持续时间超过内部戳

不仅存在于控制言论和记忆的关键脑区域,而且如果它们是穿透脑组织而不是坐在它,格雷格和房子的说法,电极可能更快地磨损。非旋转电极可以为将有助于残疾人使用自己的思想来控制计算机,机器人四肢或其他机器的设备来允许更长的寿命。

“If you’重新让你的头骨打开,你想要放在最后三年或10年的东西吗?” Greger asks.

“没有人证明这项技术将持续更长时间,” House says. “但是,我们非常乐观,通过较少的侵入性,它当然应该持续更长时间并提供更耐用的界面与大脑。”

新的阵列被称为微焦—因为它涉及微小或
“micro”用于电加电图或ECOG,发达半个世纪前的更大电极的版本。

对于不受药物控制的严重癫痫发作的患者,外科医生可以去除头骨或颅骨的一部分,并将含有ECOG电极的硅胶垫放在大脑上几天,而颅骨保持在适当的情况下,但没有重新连接。大电极—直径几毫米?不要穿透大脑,但是检测异常电活动,并让外科医生定位并去除癫痫发作的小脑的一小部分。

ECOG和MicroCog表示电极之间的中间步骤,将电极与脑和脑电图(脑电图)之间的中间步骤,其中电极放置在头皮上。由于脑信号通过颅骨并随着患者的移动,eeg isn’T被认为是有足够的帮助残疾人控制设备。

常规eCog电极太大,无法检测控制臂或其他身体运动的许多离散神经冲动。因此,研究人员在已经接受Craniofies的两名严重癫痫患者中设计和测试过微量乐谱。

无论如何,癫痫患者均均在大脑上置于大脑上的常规ECOG电极,因此它们允许房屋同时放置微切电极阵列,因为“他们勇敢地勇敢,善良,帮助我们为瘫痪或贪婪的人开发技术,” Greger says.

研究人员测试了微电极可以检测来自控制臂运动的大脑的神经信号。这两个癫痫患者坐在他们的医院床上,并用一只手臂移动无线电脑“mouse”在高质量的电子舞会上’在他们面前的平板电脑。患者被告知到两个目标之一到一个目标:一个是向左转向左侧,另一个是向右走向右侧。

The patients’在平板电脑上录制了臂运动,并进入计算机,该计算机还分析了来自每个患者的区域上的微电极的信号’S脑控制手臂和手工运动。

该研究表明,微观电极可用于区分脑信号,以基于诸​​如脑波的功率或幅度的差异来区分排序臂到达右侧或左侧的脑信号。

将微电极形成为嵌入嵌入甲硅氧烷的网格状阵列中。阵列是控制一只手臂和手的大脑的部分。

第一患者接收两个相同的阵列,每个阵列具有16个微电极,布置在四×四方形中。各个电极间隔1毫米(约1毫秒为一英寸)。患者1有几周的ECOG和MicroCog植入物。结果表明,电极如此接近,相邻的微电极拾取相同的信号。

所以,几个月后,第二个患者接收一个含有约30个电极的阵列,每毫米分开。该患者佩戴电极几天。

“我们试图了解如何从大脑中获得最大的信息,”Greger说。该研究表明,电极之间的最佳间距是2至3毫米,他增加。

一旦研究人员开发了更精细的软件,就实时地解码了微微焦类检测到的脑信号,就会通过询问严重的癫痫患者来控制一个“virtual reality arm”在使用他们的想法的计算机中。

犹他大学公共关系

201总统圈,308室

盐湖城,犹他州84112-9017

(801)581-6773传真:(801)585-3350

www.unews.utah.edu.



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