Gedankenlesen ist lange in den Bereich der Science-Fiction verbannt worden. Aber mit Elektroden können Forscher neurologische Signale erkennen und verfolgen, um Einblicke in die Gehirnaktivität zu gewinnen.
Eine der spannendsten Anwendungen dieser Technologie ist das Brain-Computer Interface (BCI). BCIs, die darauf abzielen, Gedankenmuster wie die Absicht, sich zu bewegen, zu digitalisieren, können Menschen mit motorischem Funktionsverlust helfen, einschließlich solchen mit schweren neurologischen Erkrankungen oder Rückenmarksverletzungen. Die Verwendung von BCI zur Verwaltung von Hilfstechnologien kann die sensorisch-kognitive Funktion selbst für diejenigen wiederherstellen, die „eingesperrt“ bleiben, wodurch sie in die Lage versetzt werden, mit der Außenwelt zu kommunizieren und zu interagieren.
Verdrahtete und drahtlose BCIs
Eines der Haupthindernisse für die Verwendung von BCI außerhalb des Labors ist das umständliche Verkabelungssystem, das erforderlich ist, um die große Datenmenge, die vom Gehirn gesammelt wird, auf einen Computer zu übertragen.
Betreten Sie BrainGate , eine multidisziplinäre Forschungsgruppe, der die Brown University , das Massachusetts General Hospital , die Stanford University , die Case Western Reserve University und das Providence Medical Center, Virginia, angehören . Mit Fokus auf praktische Anwendung und Zuverlässigkeit will das Team die BCI-Hilfstechnologie entwickeln, um die Unabhängigkeit und Kommunikation bei Menschen mit motorischen Behinderungen wiederherzustellen.
Die neueste Arbeit des Teams, die in der Zeitschrift IEEE Transactions on Biomedical Engineering veröffentlicht wurde, beschreibt die klinische Studie eines neuen drahtlosen BCI namens Brown Wireless Device (BWD). Zwei Studienteilnehmer im Alter von 63 und 35 Jahren leiden an Tetraplegie (Lähmung aller vier Gliedmaßen) aufgrund von Rückenmarksverletzungen.
Das BWD wird über die gleichen Ports, die für Studien mit kabelgebundenen BCI-Systemen verwendet werden, mit zwei 96-Kanal-Silizium-Mikroelektrodenarrays verbunden. Intrakortikal implantierte Elektroden erfassen die neuronale Aktivität in einem Teil des Frontallappens, insbesondere in dem für die motorische Kontrolle zuständigen Bereich des Gehirns. Das Signal wird dann verstärkt und gefiltert, um festzustellen, wann der Patient an eine Bewegung der Gliedmaßen denkt, was zum Auslösen einer Aktion verwendet werden kann. In dieser Studie bewegten die Teilnehmer den Cursor auf einem Tablet-Computer, um Anwendungen einzugeben und durch sie zu navigieren.
Frühere drahtlose BCIs konnten nicht mit der Genauigkeit ihrer kabelgebundenen Gegenstücke mithalten, eine Einschränkung, die durch das BrainGate-Breitbandprotokoll überwunden wird. Die Patienten erreichten mit BWD eine vergleichbare Genauigkeit und Tippgeschwindigkeit wie mit kabelgebundenem BCI.
Durch die Minimierung des Stromverbrauchs hält der BWD-Akku bis zu 36 Stunden, was eine kontinuierliche Aufzeichnung der Gehirnaktivität der Teilnehmer in ihrem eigenen Zuhause für 24 Stunden ermöglicht.
„Mit diesem System können wir die Gehirnaktivität zu Hause über einen langen Zeitraum überwachen, was vorher fast unmöglich war. Dies wird uns bei der Entwicklung von Dekodierungsalgorithmen helfen, die eine nahtlose, intuitive und zuverlässige Wiederverbindung und Mobilität für Menschen mit Lähmungen ermöglichen“, sagt Lee Hochberg , BrainGate Clinical Research Lead, in einer kürzlich veröffentlichten Pressemitteilung .
Forscher haben eine vollständig implantierbare Version von BWD entwickelt und an Primaten getestet . Sie bereiten das Gerät derzeit für die behördliche Zulassung vor klinischen Studien am Menschen vor.
