Neuroprosthetics

Le Neuroprosthetics (également appelé Neural Prosthetics) est une discipline liée à la neurologie et à la technologie biomédicale concernée par développer les prothèses neurales , dispositifs artificiels de pour remplacer ou améliorer la fonction d'un système nerveux altéré. Le neuroprosthetic voyant l'utilisation la plus répandue est l'implant cochléaire , avec le approximativement 100.000 mondial en service en date de 2006 .

Histoire

Le premier implant cochléaire remonte à 1957. Les stimulateurs de coeur implantés trialled la première fois en 1958 et avec succès en 1960, tandis qu'extérieurement les stimulateurs antidatent de manière significative ceci. D'autres bornes limites incluent la première prothèse de moteur pour la baisse de pied de dans le Hemiplegia en 1961, l'implant auditif de tronc cérébral du premier en 1977 et un pont périphérique en nerf de implanté dans la moelle épinière du rat adulte en 1981. paraplégiques ont été aidés dans la position avec un implant antérieur lombaire (1988) de racine de et dans la marche avec la stimulation électrique fonctionnelle (FES) de .

Concernant le développement des électrodes implanté dans le cerveau, une difficulté tôt plac sûrement les électrodes, à l'origine faites en insérant les électrodes avec des aiguilles et en interrompant les aiguilles à la profondeur désirée (référence ? - À celui qui la référence mise ici, vérifient le travail de Dr. Jose Delgado's, particulièrement le google brainchips.pdf - incertains de la façon éditer correctement le wiki). Les systèmes récents utilisent des sondes plus avancées, comme ceux employés dans la stimulation profonde de cerveau de pour alléger les symptômes du :maladie de Parkinson . Le problème avec l'une ou l'autre approche est que les flotteurs de cerveau libèrent dans le crâne alors que la sonde ne fait pas, et les impacts relativement mineurs, tels qu'un accident de voiture à vitesse réduite, sont potentiellement préjudiciables. Quelques chercheurs, tels que Kensall sage à l'Université du Michigan , ont proposé d'attacher des « électrodes à monter sur la surface extérieure du cerveau » sur la surface intérieure du crâne. Cependant, même si réussi, l'attachement ne résoudrait pas le problème dans des dispositifs censés pour être inséré profondément dans le cerveau, comme dans le cas de la stimulation profonde de cerveau (DBS).

La recherche a été également entreprise par le américain CIA dans les années 50 en tant qu'élément du programme du MKULTRA , bien qu'elle soit incertaine si ce rencontre la définition du neuroprosthesis. Exemples : Sous-projet 86 (développant une pensée prosthétique invahissante de marque pour augmenter dans des réponses de corps de reportage telles que la tension artérielle ou le tremblement), sous-projet 94 (neurostimulus chez les animaux définissant immédiatement la direction du mouvement et de la commande) et sous-projet 119 (" à distance ; reassembly" ; ou unification d'impulsion neurale surveillée dans un produit utilisable de données).

Prosthétique sensorielle

Prosthétique visuelle

voient également :

prosthétique visuel du

Un des buts en avant dans le neuroprosthetics est un supplément visuel, notant approximativement 95% de toutes les personnes considérées « qu'aveugles » souffrent l'affaiblissement significatif mais ont quelques possibilités (par exemple, voyant une certaine sorte de tache floue) - seulement environ 5% de personnes « aveugles » sont totalement aveugles. Par les années 40, les chercheurs avaient établi le concept de la stimulation électrique artificielle du cortex visuel, et vers la fin des années 60, des résultats britanniques de percée produits par Brindley de Giles de scientifique avec un système pour placer des électrodes sur la surface du cerveau. Quand des secteurs spécifiques du cerveau ont été stimulés dans les volontaires aveugles, tout le " rapporté ; seeing" ; phosphenes qui ont correspondu à où ils seraient apparus dans l'espace. Cependant, des expériences ont été discontinuées en raison des courants inconfortablement élevés exigés pour la stimulation sur la surface du cerveau.

Encouragé par ce travail, les instituts nationaux de de la santé ont entrepris un projet pour se développer et déployer une interface basée sur des micromètres du fil (25 à 50) ultrafine a en masse peuplé avec les emplacements d'électrode qui pourraient être implantés profondément dans le cortex visuel , de ce fait exigeant moins le courant que la conception originale de Brindley. Ce travail a mené à la nouvelle électrode technologie-fine que la largeur de l'humain cheveu-que pourrait être sans risque implanté chez les animaux pour stimuler électriquement, et passivement l'activité record et électrique dans le cerveau. Les efforts ont produit des avances significatives en neurophysiologie, avec la publication des centaines de papiers en lesquels des chercheurs essayés pour développer une interface électronique au cerveau.

Par cette nouvelle technologie, plusieurs scientifiques, y compris Karin Moxon au Drexel , John Chapin au SUNY , et Miguel Nicolelis au Duke University , ont commencé la recherche sur la conception d'une prothèse visuelle sophistiquée. D'autres scientifiques ont été en désaccord avec le centre de leur recherche, arguant du fait que la recherche fondamentale et la conception du fil microscopique en masse peuplé n'étaient pas assez sophistiquées pour procéder.

Prosthétique auditive

voient également :

cochléaire de l'implant Un implant cochléaire (ou " ; ear" bionic ;) est un dispositif chirurgicalement implanté qui peut aider à fournir un sens de bruit à une personne qui est profondément sourde ou sévèrement dure de l'audition. À la différence des prothèses auditives, l'implant cochléaire n'amplifie pas le bruit, mais fonctionne à côté de stimuler directement tous les nerfs auditifs de fonctionnement à l'intérieur de la cochlée avec des impulsions électriques. Les composants externes de l'implant cochléaire incluent un microphone, un processeur de la parole et un émetteur.

Prosthétique pour le soulagement de douleur

voient également :

du stimulateur de moelle épinière de

Le stimulateur de moelle épinière ou (stimulateur dorsal de colonne) est employé pour traiter la douleur neurologique chronique. Il est implanté près de la surface dorsale de la moelle épinière et une impulsion électrique produite par le dispositif fournit un " ; tingling" ; sensation qui change la perception de la douleur par le patient. Un générateur d'impulsion ou le récepteur de rf est implanté dans l'abdomen ou les fesses. Un harnais de fil relie le mener au générateur d'impulsion.

Prosthétique de moteur

Les dispositifs qui soutiennent la fonction du système nerveux autonome incluent le stimulateur artificiel et un implant de pour la commande de réservoir souple. Dans les tentatives somatiques de système nerveux de faciliter la commande consciente du mouvement inclure la stimulation électrique fonctionnelle et le stimulateur antérieur lombaire de racine de .

Stimulateur de coeur

voient également :

du stimulateur artificiel Un appareil médical a conçu pour régler le battement du coeur. Le but d'un stimulateur artificiel est de stimuler le coeur quand ou le stimulateur indigène du coeur n'est pas assez rapide ou s'il y a des blocs dans le système de la conduction électrique du coeur empêchant la propagation des impulsions électriques du stimulateur indigène aux chambres inférieures du coeur.

Implants de commande de réservoir souple

voient également :

antérieur sacré du stimulateur de racine de

Là où une lésion de moelle épinière mène au paraplegia, les patients ont la difficulté vider leurs réservoirs souples et ceci peut causer l'infection. À partir de 1969 et après Brindley a développé le stimulateur antérieur sacré de racine, avec des épreuves humaines réussies à partir du début des années 80. Ce dispositif est implanté au-dessus des ganglions antérieurs sacrés de racine de la moelle épinière ; commandé par un émetteur externe, il fournit la stimulation intermittente qui améliore la vidange de réservoir souple. Il également aide à la défécation et permet aux patients masculins d'avoir une pleine construction soutenue.

Le procédé relatif de la stimulation de nerf sacré est pour la commande de l'incontinence dans les patients aptes.

Prosthétique de moteur pour la commande consciente du mouvement

voient également :

l'interface de Cerveau-ordinateur de

Les chercheurs essayent de construire le neuralprosthetics de moteur qui aidera à reconstituer le mouvement et la capacité de communiquer avec le monde extérieur aux victimes des conditions telles que les dommages spinaux de corde de tel que le Tetraplagia et les maladies de gaspillage telles que la sclérose de partie latérale Amyotrophic .

Pour capturer les signaux électriques du cerveau, les scientifiques ont développé les rangées de micro-électrode de plus petites qu'un centimètre carré qui peut être implanté dans le crâne pour enregistrer l'activité électrique, produisant l'information par un câble mince. Après des décennies de recherche chez les singes, les neurologistes ont pu décoder les signaux neuronaux du selon des mouvements. Accomplissant la traduction, les chercheurs ont établi les interfaces qui permettent à des patients de déplacer des curseurs d'ordinateur, et ils commencent à construire les membres robotiques que les patients peuvent commander en pensant au mouvement.

La technologie derrière les prothèses neurales est toujours dans sa enfance. Les investigateurs et les participants d'étude continuent à expérimenter avec différentes manières d'utiliser les prothèses . En ayant un patient penser à serrer un poing, par exemple, produit un résultat différent qu'en l'ayant penser à taper un doigt. Les filtres utilisés dans les prothèses également fine-tuned, et à l'avenir, les médecins espèrent créer une électrode capable de transmettre des signaux de l'intérieur du sans fil de crâne, par opposition à par un câble.

Les tests cliniques préliminaires suggèrent que les dispositifs soient sûrs et qu'ils ont le potentiel d'être efficaces. Quelques patients ont utilisé les dispositifs pendant plus de deux années avec peu ou pas de mauvais effects.

Avant ces avancements, le Philip Kennedy ( Emory et technologie de la Géorgie de ) a eu un fonctionnel si le système quelque peu primitif qui a permis à un individu avec la paralysie d'orthographier des mots en modulant leur activité de cerveau. Le dispositif de Kennedy a utilisé deux électrodes de Neurotrophic de : le premier a été implanté dans une région corticale de moteur intact (par exemple secteur de représentation de doigt) et a été employé pour déplacer un curseur parmi un groupe de lettres. La seconde a été implantée dans une région de moteur différente et a été employée pour indiquer le choix.

Les développements continuent en remplaçant les bras perdus par les remplacements cybernétiques en utilisant des nerfs normalement reliés aux muscles de muscle pectoral. Ces bras permettent une gamme légèrement limitée de mouvement, et censément slated pour comporter des sondes pour détecter la pression et la température. Todd Kuiken à l'institut d'Université Northwestern et de réadaptation de Chicago a développé une méthode appelée le reinnervation visé par pour qu'un amputé commande les dispositifs prosthétiques motorisés et pour regagne la rétroaction sensorielle.

Prosthétique sensorielle/moteur

En 2002 un implant a été connecté directement dans les fibres médianes du nerf du Kevin Warwick de scientifique. La rangée d'électrode s'est insérée a contenu 100 électrodes dont 25 pourraient être accédés n'importe quand. Les signaux produits étaient assez détaillés qu'un bras de robot de s'est développé par le collègue de Warwick's, Peter Kyberd , pouvaient imiter les actions du propre bras de Warwick et fournir une forme de rétroaction de contact par l'intermédiaire de l'implant.

Prosthétique cognitive

Les prothèses sensorielles et de moteur fournissent l'entrée à et la produisent du système nerveux respectivement. Theodore Berger à l'Université de Californie du Sud définit une troisième classe des prothèses visées reconstituant la fonction cognitive en remplaçant des circuits dans le cerveau endommagé par la course, le trauma ou la maladie. Le travail a commencé sur un dispositif de preuve-de-concept - une prothèse de Hippocampal de qui peut imiter la fonction d'une région du hippocampe - une partie du cerveau responsable de la formation des mémoires.

Technologie commerciale

Le Medtronic et la bionique avancée sont des noms commerciaux significatifs sur le marché émergent de la stimulation profonde de cerveau. Le Cyberkinetics est le premier la compagnie prosthétique neurale placée d'entreprise par capital.

Random links: