Neuroprotetika

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 25. listopadu 2019; kontroly vyžadují 13 úprav .

Neuroprotetika  je obor, který leží na průsečíku neurovědy a biomedicínského inženýrství a zabývá se vývojem neurálních protéz .

Nervové protézy jsou elektronické implantáty , které mohou obnovit motorické, senzorické a kognitivní funkce, pokud byly ztraceny v důsledku zranění nebo nemoci. Příkladem takového zařízení je kochleární implantát . Toto zařízení obnovuje funkce bubínku a třmínku simulací frekvenční analýzy v kochlei . Externí mikrofon snímá zvuky a zpracovává je; poté je zpracovaný signál přenesen do implantovaného bloku, který prostřednictvím mikroelektrodového pole stimuluje vlákna sluchového nervu v kochlei. Nahrazením nebo zesílením ztracených smyslů mají tato zařízení zlepšit kvalitu života lidí s postižením.

Tato implantabilní zařízení se také často používají v neurovědách při pokusech na zvířatech jako nástroj, který pomáhá při studiu mozku a jeho fungování. Při bezdrátovém monitorování jsou elektrické mozkové signály odesílány prostřednictvím elektrod implantovaných do mozku subjektu, čímž lze subjekt studovat, aniž by zařízení ovlivňovalo výsledky.

Přesné snímání a záznam elektrických signálů v mozku pomůže lépe porozumět propojení mezi lokálními shluky neuronů zodpovědných za určité funkce.

Nervové implantáty jsou navrženy co nejmenší, aby se minimalizovala invazivita, zejména v oblastech kolem mozku, očí nebo hlemýždě. Tyto implantáty obvykle komunikují bezdrátově se svými protézami. Energii lze navíc snadno získat bezdrátovým přenosem elektřiny přes kůži. Tkáň sousedící s implantátem je velmi citlivá na zvýšení teploty. To znamená, že spotřeba energie musí být minimální, aby nedošlo k poškození tkáně. [jeden]

V roce 2019 skupina na Carnegie Mellon University použila neinvazivní rozhraní pro přístup k signálům hluboko v mozku a vyvinula první robotickou ruku na světě ovládanou myslí, která dokáže nepřetržitě a plynule sledovat kurzor počítače. [2]

V současné době je v neuroprotetice nejpoužívanější kochleární implantát. V prosinci 2010 jej obdrželo asi 219 000 lidí po celém světě. [3]

Historie

První známý kochleární implantát byl vytvořen v roce 1957. Dalšími důležitými milníky je vytvoření první protetické kapky nohy pro hemiplegii v roce 1961, vytvoření prvního sluchového implantátu mozkového kmene v roce 1977 a vytvoření periferního neuromostu implantovaného do míchy dospělého potkana v roce 1981.

Senzorická protetika

Vizuální protetika

Sluchová protetika

Kochleární implantáty , sluchové implantáty mozkového kmene a sluchové implantáty středního mozku jsou tři hlavní kategorie sluchových protéz.

Kochleární implantáty se používají k podpoře rozvoje mluvené řeči u dětí, které jsou od narození neslyšící. Kochleární implantáty byly implantovány přibližně 80 000 dětem po celém světě.

Protetika pro úlevu od bolesti

Motorická protetika

Implantáty, které kontrolují močení

Hlavní článek: Sakrální přední kořenový stimulátor .

Když poranění míchy vede k paraplegii, pacienti mají potíže s vyprazdňováním močového měchýře, což může vést k infekci. V roce 1969 Brindley vyvinul stimulátor sakrální přední míchy, s úspěšnými pokusy na lidech na počátku 80. let. [4] Toto zařízení se implantuje do ganglií předních kořenů sakrální míchy; Řízený externím vysílačem poskytuje přerušovanou stimulaci, která zlepšuje vyprazdňování močového měchýře. Pomáhá také při defekaci a umožňuje mužským pacientům dosáhnout trvalé plné erekce.

Podobný postup stimulace sakrálního nervu je určen ke kontrole inkontinence u neparaplegických pacientů [5] .

Motorické protézy pro vědomou kontrolu pohybu

Senzomotorická protetika

Kognitivní protézy

Kognitivní neuroprotézy jsou zařízení, která usnadňují zpracování, ukládání a přenos informací lidským mozkem. Lidský mozek ještě není dobře pochopen, takže kognitivní neuroprotézy zůstávají sci-fi.

Elektrochemické neuroprotézy

Neuroprotézy využívající kombinaci chemické a elektrické stimulace a motorického tréninku míchy [6] [7]

Poznámky

  1. ↑ Daniel Harrison. Minimalizace tepelných účinků tělesných senzorů In vivo . Datum přístupu: 5. května 2010.  (nepřístupný odkaz)
  2. ↑ Myslem ovládaná robotická ruka funguje poprvé efektivně bez mozkového implantátu . PreAbility (20. června 2019). Získáno 2. července 2019. Archivováno z originálu dne 2. července 2019.
  3. ↑ Publikace NIH č. 11-4798. Kochleární implantáty . National Institute on Deafness and Other Communications Disorders (1. března 2011). — „K prosinci 2010 dostalo implantáty přibližně 219 000 lidí po celém světě. Ve Spojených státech je dostalo zhruba 42 600 dospělých a 28 400 dětí." Získáno 16. listopadu 2011. Archivováno z originálu 12. srpna 2012.
  4. ↑ Neuroprotetika – Wikipedie . Získáno 18. července 2017. Archivováno z originálu 14. července 2017.
  5. ↑ Neuroprotetika – Wikipedie . Získáno 18. července 2017. Archivováno z originálu 14. července 2017.
  6. ↑ Musienko P. Krok kolem. Elektrochemické neuroprotézy - proti obrně. Archivní kopie ze dne 13. prosince 2012 na Wayback Machine // Science and Life , č. 12, 2012.
  7. ↑ Kirill Stasevich Jak naučit míchu samostatnosti // Věda a život . - 2016. - č. 7. - S. 14-19. — URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/29092/ Archivováno 12. března 2017 na Wayback Machine
  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích