Neurala proteser blir trådlösa

Forskare vid Brown University har utvecklat en helt implanterbar version av en neural protes som används för att översätta neurala signaler från hjärnan. Det slutliga målet är att använda den här typen av anordning för att tillåta svårt förlamade personer att styra en dator eller en robotlem med sina tankar. Resultat från preliminära tester på apor av den nya versionen, där data överförs via laser genom huden, presenterades i söndags kl. Society for Neuroscience-konferens i Chicago.

Trådlöst gränssnitt: En helt implanterbar neural protes designad för att fånga signaler från hjärnan och använda dem för att styra en robotarm eller dator. Kredit: David Borton

En liknande enhet, kallad BrainGate, har redan testats på personer som är förlamade av ryggmärgsskada och stroke. År 2006 publicerade John Donoghue och medarbetare vid Brown och Massachusetts General Hospital i Boston resultat från en klinisk prövning av två förlamade patienter som hade en rad elektroder kirurgiskt implanterade i hjärnan. Enheten registrerade neurala signaler från den motoriska cortexen, som sedan översattes till rörelse av en datormarkör med hjälp av speciella algoritmer – patienter kunde flytta markören runt en skärm, göra preliminära rörelser med en robotarm och till och med styra en rullstol. Forskare har sedan dess testat ytterligare två patienter, varav en har haft implantatet i nästan fyra år.

Men en stor nackdel med implantatet som testats på människor är de skrymmande ledningarna som lämnar skallen, vilket ökar risken för infektion och hämmar patienternas rörlighet. För att skapa en trådlös version vände sig forskare till teknik från fiberoptikindustrin, som har utvecklat enheter för att skicka stora mängder information mycket snabbt med låg effekt. Den uppsättning av elektroder som är implanterad på cortex är ansluten via en enda tråd till ett dataöverföringschip, som implanteras på skallen. Chipet har en liten laser, storleken på ett sandkorn, som sänder snabba ljuspulser över huden till en fotodiodmottagare placerad på hårbotten. Mottagaren omvandlar ljussignalerna tillbaka till elektriska och skickar informationen till en dator.

Enheten använder radiofrekvensteknik för kraft, liknande det system som används för att driva cochleaimplantat och annan implanterad medicinsk teknik. Forskare implanterade enheten för första gången i en apa för två månader sedan. De utvärderar för närvarande hur väl implantatet kan skicka neural information men har ännu inte testat djurets förmåga att använda den för att styra externa enheter, säger de David borton , en doktorand vid Brown som presenterade forskningen. Borton säger att det är svårt att förutsäga hur lång tid det kommer att ta innan det trådlösa chippet kan testas på människor.

Under tiden, Leigh Hochberg , en neurolog vid Massachusetts General Hospital, i Boston, som övervakar de kliniska prövningarna av BrainGate-enheten, säger att hans team har fått tillstånd att implantera enheten i ytterligare 15 patienter med ryggmärgsskada, inlåst syndrom, en specifik typ av hjärnstam stroke som resulterar i svår förlamning, muskeldystrofi och ALS. Hochberg räknar med att implantera en till två patienter per år.

Dölj