पक्षाघात और मस्तिष्क बायपास सर्जरी
विषयसूची:
- मस्तिष्क के संकेतों को डिकोड करना
- तकनीक कैसे काम करती है
- मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस
- भविष्य के लिए आशावाद
मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफ़ेस तकनीक में वैज्ञानिक सफलताओं ने पक्षाघात पर काबू पाने के लिए नई आशा की पेशकश की हो सकती है।
नवीनतम अग्रिम में, आठ साल पहले लंगड़ा गया था जो क्वाड्रिप्लिया के साथ एक आदमी, अपने हाथ के कार्यात्मक आंदोलन वापस आ गया
विज्ञापनअज्ञापनवह इस तकनीक का उपयोग करके अपने हाथ से खुद को खिलाया, चिकित्सा इतिहास में पहला था
ओहियो के केस वेस्टर्न रिजर्व विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने मार्च 28 को ब्रिटिश मेडिकल जर्नल द लैनसेट में अपने निष्कर्षों की घोषणा की।
मामला पश्चिमी घोषणा उद्यमी एलोन मस्क (टेस्ला इलेक्ट्रिक कार और रॉकेट कंपनी स्पेसएक्स) की इसी तरह की तकनीक विकसित करने की योजना का खुलासा करने के बाद की गई थी।
विज्ञापनमस्क की "न्यूरल फीता", द वॉल स्ट्रीट जर्नल की एक रिपोर्ट के मुताबिक, एक कंप्यूटर के साथ सीधे एक व्यक्ति के मस्तिष्क को जोड़ता है।
इस बीच, ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी (ओएसयू) के वैज्ञानिकों ने एक रोगी के साथ लकवा के साथ काम कर रहे हैं और केस वेस्टर्न में एक जैसी तकनीक विकसित की है।
ओएसयू टीम ओहियो में गैर-लाभकारी संस्था बैट्ले मेमोरियल इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिकों के साथ प्रौद्योगिकी का विकास कर रही है जो मेडिकल डिवाइस बनाती है।
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मस्तिष्क के संकेतों को डिकोड करना
केस वेस्टर्न वैज्ञानिक एक साइकिल दुर्घटना में घायल हो गए क्वाड्रियलिया के साथ 53 वर्षीय बिल कोशेवार के साथ काम कर रहे हैं।
शोधकर्ताओं ने एक न्यूरोप्रोस्थैसिस को प्रत्यारोपित किया जो उसके मस्तिष्क के संकेतों को डिकोड कर अपने हाथों में सेंसरों तक पहुंचा, जिससे उन्हें अपने हाथ और बांह में आंदोलन हासिल करने में मदद मिली।
रॉबर्ट किर्श, पीएचडी, बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के केस वेस्टर्न डिपार्टमेंट ऑफ बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के अध्यक्ष, विश्वविद्यालय के फंक्शनल इलेक्ट्रिकल स्टिम्यूलेशन (एफईएस) सेंटर के कार्यकारी निदेशक, अनुसंधान के वरिष्ठ लेखक हैं
विज्ञापनअज्ञापनउन्होंने सफलता को एक बड़ा कदम कहा।
"हमने किसी के आंदोलन के इरादों को रिकॉर्ड करने की व्यवहार्यता को दिखाया है और फिर अपना हाथ बनाकर उन आंदोलनों को बना दिया है," उन्होंने कहा।
वह सिर्फ अपना हाथ ले जाने के बारे में सोचता है और हाथ की तरफ चलता है जैसा वह चाहता है। बोलू अजीबोय, केस वेस्टर्न रिजर्व विश्वविद्यालयकिरस्च के सहयोगी बोलू अजीबोय, पीएचडी, केस वेस्टर्न में बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर और लुई स्टोक्स क्लीवलैंड वेटरेंस प्रशासनिक मेडिकल सेंटर में अनुसंधान सहयोगी ने बताया कि प्रौद्योगिकी कैसे काम करती है
विज्ञापन"असंबद्ध व्यक्तियों में सामान्य आंदोलन तब होता है, क्योंकि मोटर कॉर्टेक्स एक आन्दोलन कमांड उत्पन्न करता है, जिसे विद्युत संकेतों के रूप में दर्शाया जाता है, जिसे रीढ़ की हड्डी के माध्यम से पारित किया जाता है, और फिर उपयुक्त मांसपेशियों को सक्रिय करता है," अजीबोय ने हेल्थलाइन को बताया।
एक रीढ़ की हड्डी की चोट उन विद्युत आवेगों को मांसपेशियों तक पहुंचने से रोकती है, उन्होंने बताया, लेकिन मूल आंदोलन आदेश अभी भी मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि के पैटर्न में ठीक से कोडित है।
विज्ञापनअज्ञापन"हमारा सिस्टम मस्तिष्क के प्रत्यारोपण के माध्यम से विद्युत गतिविधि के पैटर्न को रिकॉर्ड करता है और इसे गलात्मक एल्गोरिदम का इस्तेमाल करता है ताकि उसे आंदोलन आदेश में व्याख्या कर सकें जो कि पक्षाघात के व्यक्ति के द्वारा होता है। यह कमांड एक विद्युत उत्तेजना पैटर्न में परिवर्तित होता है जो आंदोलन के उत्पादन के लिए मांसपेशियों के सही समूह पर लागू होता है। श्री कोशेवार को, यह प्रक्रिया निर्बाध और अदृश्य है। अपने शब्दों में, वह कहता है कि वह सिर्फ अपना हाथ हिलाने के बारे में सोचता है और अपना हाथ चलता रहता है "
अजीबोय ने यह भी बताया कि यह नई तकनीक क्या नहीं है
विज्ञान ने टिशू इंजीनियरिंग के माध्यम से क्षतिग्रस्त रीढ़ की हड्डी को "ठीक" करने और सफलता के बिना कई बार प्रयास किए हैं, उन्होंने कहा।
विज्ञापन"हम वैज्ञानिकों से प्यार करेंगे कि सेल की दवाओं का उपयोग करके रीढ़ की हड्डी को फिर से और फिर से जोड़ने का तरीका मिल जाए," अजिबॉय ने कहा। "हालांकि, हमारे वर्तमान दृष्टिकोण ने मस्तिष्क से आंदोलन के संकेतों को आंदोलन के उत्पादन के लिए मांसपेशियों के सही सेट तक लाने के लिए रीढ़ की हड्डी में चोट पहुंचाने के लिए तकनीक का उपयोग किया है। "
अन्य प्रौद्योगिकियां जो फ़ैशन हासिल करने के लिए लकवाग्रस्त लोगों की सहायता करती हैं, आम तौर पर उन उपकरणों तक सीमित होती हैं जो वे अपनी आवाज और आंखों के आंदोलनों का उपयोग कर नियंत्रित कर सकते हैं या उनके सिर
विज्ञापनअज्ञापनहालांकि, इनमें से कोई भी डिवाइस अपने अंग के नियंत्रण के लिए अनुमति नहीं देता है।
"हमारा उपकरण उपयोगकर्ता को अपने अंग को सिर्फ सोचकर ही स्थानांतरित करने की अनुमति देता है," अजीबोय ने समझाया। "मैं यह स्पष्ट करना चाहता हूं कि हमारी प्रणाली रीढ़ की हड्डी की चोटों को बाधित कर रही है, पक्षाघात को पीछे छोड़ने की बजाय। प्रणाली के बिना, उपयोगकर्ता को अभी भी लंगड़ा होता है, और यह सुझाव देने का कोई सबूत नहीं है कि इस प्रणाली का उपयोग अंततः रीढ़ की हड्डी में होगा, या बिना सिस्टम के आगे बढ़ने की क्षमता को पुन: उत्पन्न करेगा। "
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तकनीक कैसे काम करती है
मामला पश्चिमी तकनीक क्यों अनूठी है?
प्रणाली पहले मस्तिष्क-इम्प्लांट कंप्यूटर इंटरफेस दोनों का उपयोग एफईएस प्रणाली के साथ में लकवाग्रस्त मांसपेशियों को विद्युत रूप से सक्रिय करने के लिए करती है।
इससे पहले, वैज्ञानिकों ने कई लोगों को पक्षाघात के साथ व्यवहार किया है, लेकिन केवल एक दृष्टिकोण या अन्य के साथ।
कोशेवार इस संयुक्त तकनीक का अनुभव करने वाला पहला व्यक्ति है।
अजीबोय ने कहा कि कई शोध समूहों ने मस्तिष्क के इंटरफेस सिस्टम का इस्तेमाल मनुष्यों के साथ किया है और गैर-मानव प्राणियों के साथ। दोनों परीक्षण समूह कार्य करने में सक्षम थे जैसे कि कंप्यूटर स्क्रीन पर कर्सर चलाना या रोबोट की बाहों को आगे बढ़ाना।
"पिछले 25 से 30 वर्षों के लिए हमारे एफईएस केंद्र ने कई तरह के कार्यों को पुनर्स्थापित करने के लिए रीढ़ की हड्डी की चोटों वाले लोगों में एफईएस सिस्टम को प्रत्यारोपित किया है, जिसमें खड़े, पैदल चलना, श्वास और हाथ और हाथ की गतिविधियों शामिल हैं।"
कोशेवार 2014 में केस वेस्टर्न रिसर्च प्रोजेक्ट में शामिल हुए। उन्होंने उस वर्ष के दिसंबर में अपने मस्तिष्क प्रत्यारोपण प्राप्त किए।2015 में, किरश, अजीबोय और उनके सहयोगियों ने अपने हाथ और हाथ की मांसपेशियों में इलेक्ट्रोड को प्रत्यारोपित किया।
कोचेवर ने विभिन्न उपकरणों को नियंत्रित करने के लिए अपने मस्तिष्क के संकेतों को सक्रिय करना सीख लिया।
"हमने पहले उसे एक कंप्यूटर स्क्रीन पर वर्चुअल आर्म चाल देखा था, जबकि एक साथ उसने अपने ही हाथ से उसी आंदोलन को बनाने की कल्पना की थी," अजबिओ ने कहा। "यह तंत्रिका गतिविधि के उत्पन्न पैटर्न हमने तब एक तंत्रिका विकोडक विकसित किया, एक गणितीय एल्गोरिथ्म जो आभासी बांह की गतियों के पहलुओं के साथ तंत्रिका गतिविधि के उत्पन्न पैटर्न से संबंधित है। "
अगला, उन्होंने कोचेवर को मस्तिष्क के संकेतों के पैटर्न तैयार करके आभासी बांह को नियंत्रित किया था, जो तब तंत्रिका विकोडक द्वारा व्याख्या की गई थी, अजीबोय ने कहा।
कोशेवार ने वर्कस्पेस में विशिष्ट लक्ष्य के लिए वर्चुअल बांह को सटीक रूप से स्थानांतरित करने के लिए प्रशिक्षित किया। वैज्ञानिकों ने आभासी बांह की मस्तिष्क नियंत्रण की मात्रा निर्धारित की, और पता चला कि वह इसे लगभग तुरंत नियंत्रित करने में सक्षम था, अजीबोय ने कहा। इसके अलावा, कोशेवार अपेक्षाकृत तेजी से लक्ष्य सटीकता के 95 से 100 प्रतिशत की सफल दर हासिल कर चुके हैं।
अंत में, वैज्ञानिकों ने दो चरण की प्रक्रिया में एफओएस उत्तेजना के माध्यम से अपने हाथ को स्थानांतरित करने के लिए कोशेवार का प्रयास किया था
"हमने मैन्युअल रूप से अपने हाथ (विद्युत उत्तेजना के माध्यम से) चले गए और उन्हें कल्पना करने का निर्देश दिया कि वह अपने हाथों के आंदोलनों पर नियंत्रण रखता है," अजीबोय ने कहा। "फिर से, इससे तंत्रिका गतिविधि के वांछित पैटर्न को उत्पन्न करने में मदद मिली, जो कि हम अपने तंत्रिका विकोडक को बनाने और परिष्कृत करने के लिए इस्तेमाल करते थे। हमने उसे अपने स्वयं के हाथ की गति को निर्देशित करने के लिए अंतिम तंत्रिका विकोडक का उपयोग किया था, विद्युत उत्तेजना के माध्यम से पुनर्निर्मित किया था। वह वांछित के रूप में तत्काल अपने हाथ को स्थानांतरित करने में सक्षम था, और बढ़ते उपयोग के साथ उत्तरोत्तर बेहतर बना दिया है "
केस वेस्टर्न द्वारा जारी एक वीडियो में, कोचेवार ने कहा," यह आश्चर्यजनक था क्योंकि मैंने अपना हाथ हिलाने के बारे में सोचा था और यह किया था। मैं इसे और बाहर, ऊपर और नीचे ले जा सकता था "
चूंकि कोशेवार लंबे समय तक पक्षाघात था, उसकी मांसपेशियों को शुरू में कमजोर और आसानी से थका हुआ था। अजीबोय ने कहा।
अपनी मांसपेशियों की ताकत और थकान को प्रतिरोध करने के लिए, टीम ने मस्तिष्क इंटरफेस प्रणाली के बिना विद्युत उत्तेजना का उपयोग करके कई घंटे एक दिन अपनी मांसपेशियों को "प्रयोग" किया।
समय के साथ, इस विद्युत चालित व्यायाम ने अपनी मांसपेशियों की ताकत और थकान का बिना अब प्रणाली का उपयोग करने की उनकी क्षमता में वृद्धि की।
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मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस
मामले पश्चिमी नवाचारों की तरह, ओहियो राज्य की नवीनता ने लकवा के वर्षों के बाद अपने हाथ का उपयोग करने के लिए क्वाड्रिप्लिया के साथ एक आदमी की मदद की ।
अनुसंधान दल का नेतृत्व न्यूरोसर्जरी और न्यूरोसाइंस के प्रोफेसर डॉ। अली रेज़ई ने किया और विश्वविद्यालय के वेक्सनर मेडिकल सेंटर में न्यूरोमोडुलेशन के लिए केंद्र के निदेशक थे।
डाइविंग दुर्घटना के दौरान रोगी, इयान बुरखर्ट, 1 9 वर्ष की उम्र में एक गंभीर रीढ़ की हड्डी की चोट बना। यह उसे अपने कंधे और मछलियां में थोड़ा फ़ंक्शन और आंदोलन के साथ छोड़ दिया, और उसकी कोहनी से अपने हाथों तक कोई आंदोलन नहीं छोड़ा।
"हमारी टीम ने एक मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफ़ेस तकनीक विकसित की है जो क्षतिग्रस्त रीढ़ की हड्डी को छोड़कर, रीढ़ की हड्डी की चोट और क्वाड्रिप्लिया जैसी इयान जैसे रोगी को पांच साल तक अपने हाथों का कोई कार्य नहीं करने देता है, बेजान हाथ जीवित और उसके स्वनिर्धारित नियंत्रण में आने के लिए, "रेजू ने हेल्थलाइन को बताया
अप्रैल 2014 में, रीज़ाई ने बर्कहार्ट के मस्तिष्क के मोटर प्रांतस्था की सतह पर एक पेंसिल इरेज़र के सिर के आकार का एक माइक्रोचिप लगाया। चिप के 96 माइक्रोइलेक्ट्रोड ने अपने व्यक्तिगत न्यूरॉन्स की गोलीबारी दर्ज की थी।
रेजै और उनके सहयोगियों ने न्यूरल बाईपास सिस्टम विकसित किया, जो मस्तिष्क की गतिविधि का रिकॉर्ड और विश्लेषण करता है जो तब होता है जब बर्कहार्ट अपने हाथों को स्थानांतरित करने का इरादा रखता है
क्षतिग्रस्त रीढ़ की हड्डी को दरकिनार करने के बाद और मस्तिष्क से मांसपेशियों की नसों के लिए कनेक्शन क्षतिग्रस्त होने के बाद, सिस्टम बाह्य परिधान आस्तीन के साथ बर्कहार्ट के मस्तिष्क संकेत को जोड़ता है, रेजै ने कहा।
यह अपने हाथ को स्थानांतरित करने के लिए Burkhart सक्षम बनाता है
"मस्तिष्क के प्रत्यारोपण के अभिलेखों और विचारों से जुड़े मस्तिष्क के संकेतों की व्याख्या करते हैं, और उन्हें अपनी मांसपेशियों को नियंत्रित करने के लिए बाहरी पहनने योग्य आस्तीन के वस्त्रों से जोड़ता है," रेझाई ने समझाया "यह एक न्यूरोस्कुल्युलर उत्तेजना प्रणाली है उदाहरण के लिए कदम उठाने के इरादे से जुड़ा - हाथ खोलने के लिए - वास्तविक फ़ंक्शनल हाथ आंदोलन से मिलिसेकंड में जुड़े और जुड़ा हुआ है। "
बाहरी पहनने योग्य आस्तीन परिधान और उत्तेजना प्रणाली की पहली पीढ़ी, उन्होंने कहा," सुपर लचीले हाइड्रोजेल से बने 160 उत्तेजक इलेक्ट्रोड तक हैं - विभिन्न आकृतियों के अनुरूप उच्च-परिभाषा, उच्च-रेजोल्यूशन वाली इलेक्ट्रोड और प्रकोष्ठ जैसे रूपों "
परिधान एक आस्तीन, एक दस्ताना, एक जुर्राब, पैंट, बेल्ट, सिर-बैंड, और अन्य फार्म कारकों में आकार का हो सकता है
"महत्वपूर्ण जटिलता और समन्वय की आवश्यकता है ताकि आंदोलन को एक चिकनी फ़ैशन में कॉफी को हल करने, टूथब्रश का उपयोग, या एक वीडियो गेम खेलने के लिए एक उत्तेजक को लेने के लिए अनुमति दे," उन्होंने कहा। "यह मशीन सीखना एल्गोरिथ्म मोटा और तड़का हुआ आंदोलनों से और अधिक चिकनी और तरल आंदोलनों के लिए आंदोलनों में सुधार और परिष्कृत कर रहा है। "
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भविष्य के लिए आशावाद
हाल के सफलताओं को देख रहे न्यूरोसिजिएन्ट प्रभावित और आशावादी हैं।
जोसेफ ओ डॉर्शर्टी, पीएचडी, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में फिलिप सबस लैब के एक वरिष्ठ पद चिकित्सकीय साथी, इंटिग्रेटिव न्यूरोसाइंस के केंद्र, सैन फ्रांसिस्को, मस्तिष्क कंप्यूटर इंटरफेस तकनीक में इन हालिया उन्नति को " उन्होंने कहा, "इस शोध से पता चलता है कि लकवाग्रस्त अंगों को पुनर्निमित किया जा सकता है - अकेले सोचा - दैनिक जीवन के लिए समन्वित, बहु-संयुक्त आंदोलनों को पुनर्स्थापित करने के लिए: पहुंचने, लोभी, खाने और पीने के लिए," उन्होंने हेल्थलाइन को बताया। "यह एक प्रमाण-पत्र सिद्धांत है जो इस संभावना को उठाता है कि इसी तरह की चिकित्सा जल्द ही क्लिनिक के बाहर गोद लेने के लिए मिल सकती है। "
1 9 60 के दशक के अंत के बाद से वैज्ञानिक मस्तिष्क कंप्यूटर इंटरफेस पर काम कर रहे हैं, किसी अन्य रूप में या किसी अन्य रूप में, उन्होंने कहा। क्षेत्र ने कंप्यूटर कर्सर के नियंत्रण से आगे बढ़कर आगे बढ़ने के लिए व्हीलचेयर और रोबोट बाहों को आगे बढ़ाया है, अब, अंगों पर स्वैच्छिक नियंत्रण पुन: स्थापित किया है।
"रीढ़ की हड्डी की चोट अक्सर स्पर्श की भावना और साथ ही आगे बढ़ने की क्षमता को खराब करती है," ओडोहार्टी ने कहा। "अंग संवेदना बहाल न्यूरोप्रोस्थेसिस का एक महत्वपूर्ण तत्व होगा जो तरल पदार्थ और प्राकृतिक आंदोलनों को अनुमति देते हैं। "
" अभी भी कई चुनौतियों पर काबू पाने के लिए हैं, "उन्होंने कहा," लेकिन यह नया परिणाम, वायरलेस प्रौद्योगिकी, बैटरी प्रौद्योगिकी, सामग्री विज्ञान और अधिक में कई संबंधित प्रगति के साथ मिलकर मुझे बहाल करने के लिए न्यूरोप्रोस्टिस्टिक उपकरणों के बारे में बहुत आशावादी बनाता है आंदोलन और सनसनी व्यापक रूप से उपलब्ध हो रही है "
इन नवाचारों ने आशा और आंदोलन की बहाली और आजादी की बढ़ोतरी के लिए कई तरह के मरीजों को पक्षाघात या अन्य शारीरिक विकलांगता की संभावना प्रदान की है। डॉ। अली रेज़ाई, ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी वेक्सनर मेडिकल सेंटर
रेज़ई ने कहा कि संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रत्येक वर्ष 12,000 व्यक्ति रीढ़ की हड्डी की चोट को बनाए रखते हैं, और 300, 000 मोटर वाहन दुर्घटनाओं, आघात, खेल चोटों से ऐसी चोटों के साथ रहते हैं, और गिर जाता है1 प्रतिशत से भी कम पूर्ण वसूली प्राप्त होती है, और सबसे ज्यादा कमी है जो कि सीमित सहायक स्वतंत्रता प्रदान करने के लिए विभिन्न सहायक और अनुकूली तकनीकों पर भरोसा करते हैं।
"इन नवाचारों की आशा और आंदोलन की बहाली और बढ़ती आजादी के लिए कई तरह के मरीजों को पक्षाघात या अन्य शारीरिक विकलांगता के साथ प्रदान करते हैं," रेजै ने कहा। "मोटर सुधार के अतिरिक्त, इस तकनीक में संवेदी घाटे, क्रोनिक दर्द, भाषण, स्ट्रोक, संज्ञानात्मक, चिंता और व्यवहार संबंधी प्रभाव वाले लोगों के लिए संभावित प्रभाव पड़ता है। "
रेज़ई ने कहा कि उन्हें उम्मीद है कि जल्द ही भौतिक, संवेदी, संज्ञानात्मक और अन्य विकलांग लोगों के साथ अधिक स्वतंत्र होने, अधिक आजादी पाने और जीवन की बेहतर गुणवत्ता का मौका मिलेगा।
"हमारा लक्ष्य इस तकनीक को कम आक्रामक बनाने, डिवाइस के आकार को कम करने, सेंसर को कम करना, सिस्टम को बेतार बनाना और प्रयोगशाला में जगह के बजाय सिस्टम प्रदान करना है।"
मामला पश्चिमी टीम अपनी प्रणाली को तकनीकी रूप से आगे बढ़ाने के लिए भी काम कर रही है
"केबल को बदलने के लिए हमें एक वायरलेस मस्तिष्क इंटरफेस विकसित करना होगा जो उपयोगकर्ता को रिकॉर्डिंग कंप्यूटर्स के सेट में जोड़ता है," अजीबोय ने कहा। "हमें दीर्घकालिकता के लिए मस्तिष्क के इम्प्लांट को बढ़ाने की जरूरत है, ताकि हम न्यूरॉन्स की संख्या में वृद्धि कर सकें, जिसमें से हम रिकॉर्ड कर सकते हैं, और पूरी तरह से प्रत्यारोपित मस्तिष्क अंतरफलक और कार्यात्मक विद्युत उत्तेजना प्रणाली विकसित कर सकते हैं। "
