פיתוח ערפיליות לאחסון פונקציות חזותיות ואאודטוריות

ביולוגיה וטכנולוגיה: האבולוציה של ממשקי נילי לשיקום חושי

אובדן ראייה או שמיעה משפיע עמוקות על איכות החיים, הגבלת עצמאות, תקשורת וגישה לעולם.במשך עשרות שנים, האפשרויות היחידות עבור אנשים עם ליקויים חושיים חמורים היו מכשירים עזריים כמו התעלות, כלבים מדריך או שפה לחתום.עם זאת, קידום מהיר של טכנולוגיית ממשק עצבי הוא rewriting את ההישגים הנרטיביים האלה.על ידי יצירת קשר ישיר בין מכשירים אלקטרוניים למערכת העצבים, מערכות אלה במטרה לשחזר את התפקודים במובנים שנועדו בעבר לבחינת פונקציות מדע בדיוניות, ותפקודים חזותיים, ותפקודים של מדע בדיונים של תכונות חזותיות, ותפקודים, ותפקודים, ותפקודים, ותפקודים שוטפים.

הבנה של צומת נייר: הקרן

ממשקי נילי - הידועים גם כממשקי מחשב במוח (BCIs) או נוירו-פרודמה - הם מכשירים כי או להקליט אותות עצביים מהמוח או העצבים היקפיים, או לעורר רקמות עצבית לעורר תחושה או תנועה. עבור שיקום חושי, הפונקציה הביקורתית היא גירוי: לספק אותות חשמליים מדויקים לאפקטיביים המתאימים כדי לשחזר את התפיסה של אור, צורה, צליל, או דיבור אלה של שלוש ליבתיות, מעבדים חשמליים, כלומר, מעבדים חשמליים, תכונות אלקטרו-מדומים, או גירויים, תכונות של תפקוד זה מספקות, מיקרופון, או מיקרופון, תכונות של חומר-מדומים, או גירוי, תכונות אלקטרו-מדומים, תכונות של חומר-מתאים של חומר-מדומים של תפקוד.

אחסון חזון: החל מצ'יפים רטיניים ועד Implants

ממשקים עצביים חזותיים חייבים לעקוף מבנים פגומים או מחוסנים לאורך המסלול החזותי - לרוב הרשתית בתנאים כמו פיגמנטוזה רטיניטיס או ניוון מקולרי הקשור לגיל. שתי גישות עיקריות הופיעו: שתלים רטיניים שמטפלים בקצה הקדמי של המסלול, ושתלים קורטיים שמזיןים ישירות למרכזי עיבוד חזותיים של המוח.

Implants: Direct Stimulation of Surviving Cells

שתלים רזניטאריים הם הרטטים החזותיים המתקדמים ביותר מבחינה קלינית.המכשירים הללו ממוקמים באופן כירורגי על פני השטח של הרשתית או בתוך החלל התת-קרקעי.מערכת טיפוסית, כגון ארגוס השני (כיום הופסק אך משמעותי מבחינה היסטורית) או את הקצוות של מערכת הראייה האלחוטית (Pixium Vision), מורכבת ממצלמה חיצונית המוקפת על משקפיים, מעבד וידאו על הגוף, ומחזירה מיקרו-מסלולים את תאי הראייה החיצוניים (מסוגים) ללכידתם של תאים אלה.

ההגבלות העיקריות כוללות את הצורך בתאי רטינל בריאים - חולים עם אובדן פוטו-מקלט מוחלט אבל הרשתית הפנימית בשלמותם הם מועמדים.בנוסף, השדה החזותי הוא לעתים קרובות קטן, והתפיסה נשארת גרגרית ורזולוציה נמוכה.מחקר מתמשך נועד להגדיל את ספירת האלקטרודה (העברת אלפי אלקטרודות), לשפר את אספקת החשמל, ולפתח חומרים גמישים שמתאימים יותר להחלמה הרטיננטלית: 0Ric ReLTvtures) בסקירה כרונית של תגובה של LTd.

המונחים: עקפיד את העין באופן מלא

עבור אנשים אשר העצב האופטי או הרשתית שלהם הוא פגום באופן בלתי הפיך, שתלים קורטיים מציעים אלטרנטיבה על ידי גירוי קליפת הראייה ישירות. עבודה מוקדמת על ידי Brindley ו Dobelle בשנות ה -70 ו 70s הוכיחו כי גירוי חשמלי של קווי המתאר האוקינלי מייצר תבניות phosphensphensphensphenes מקומיות. , כגון מערכת Orion (II) או סיגסטאז השני) או את המערך ה-reton של תאים חזותיים של תאים אלה של שיטות אלה של פני השטח.

האתגר עם גירוי קורטי הוא המורכבות של קליפת המוח החזותית.התמריץ באופן רחב מדי יכול לגרום להשתלת זרפי phosphenes או תחושות לא מכוונות (למשל, תחושות תנועת עיניים, כאב) ייצוג השדה החזותי ב ⁇ המוח הוא בלתי חד-מינית וקשור קשר הדוק יותר.התקדמות במערךי אלקטרודה גבוהה (למשל, 10-24-ערוצים) המתגבשת, כמו חוקרי סרטן, אשר מופיעים בתבניות מורכבות של סרטן, אך ורקמות, אך ורקמות, אך ורקמות, אך ורקמות, כאשר הם מופיעים בגרסאות מורכבות של סרטן, כמו CRAF) ו-קלריות, כאשר הם מופיעים בגרסאות מורכבות, כאשר הם מופיעים בגרסאות מורכבות של בדיקות אלקטרודה-קלריות, למשל, כאשר הם מופיעים בגרסאות מורכבות של סרטן, כאשר הם מופיעים בגרסאות מורכבות של בדיקות אלקטרו-קלריות, למשל, למשל, בגרסאות מורכבות של בדיקות אלקטרודות, כאשר הם מופיעים בגרסאות מורכבות של סרטן, כאשר הם מופיעים בגרסאות מורכבות של סרטן, כאשר הם מופיעים בגרסאות מורכבות של סרטן, כך שמופעים, בגרסאות מורכבות של בדיקות אלקטרודות של סרטן, למשל, למשל, בגרסאות מורכבות של סרטן, למשל, למשל, למשל, למשל, בגרסאות מורכבות של סרטן, למשל,

ארכיון תגיות: Cochlear and Auditory Brainstem Implants

ממשקים עצביים של אודיטורי השיגו הצלחה קלינית יוצאת דופן, עם השתלת קוכלאר להיות הנוירופרוסינתזה המאומץ ביותר בהיסטוריה.מכשירים אלה שיקפו גישה לקול ולנאום עבור מאות אלפי אנשים ברחבי העולם.

השתלות: תקן הזהב

שתלים קוצ'לאר (CIs) הם ה-Sitemark for neural Interface יעילות.המערכת כוללת מיקרופון חיצוני, מעבד דיבור, ו- משדר סליל פנימי ומערך אלקטרודה המוכנס לתוך הצמיגים של הקוצ'ליאני של cochlea.המערך מעורר תאי כנופיות ספירליים של העצב השמע, אשר לאחר מכן שולח אותות ל-Stemtem ו- ⁇ המודרנית CI שימוש ב- 22 ספקטרום של צבעים, על ידי קידודים שונים על ידי ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תוצאות קליניות משתנות באופן נרחב אך הן מצוינות.המבוגרים החרשים לעתים קרובות להשיג רמות גבוהות של הבנה דיבורית בשקט, עם רבים מסוגלים לנהל שיחות טלפון.ילדים מושתלים לפני גיל 2 בדרך כלל לפתח מיומנויות שפה המדוברות בגיל שנתיים.השתלת דו-צדדית משפרת את הייחוד הקולי וההאזנה בתדירות הגבוהה ביותר, כולל ביצועים נמוכים בסביבות רועשות (למרות אלגוריתמים חדשים ומערכת דו-צדדית), אובדן של אתר השמיעה הניבית (הניתוח מדויק) משפר את התדירות גבוהה יותר (אופטי) באופן מדויק יותר) של הפחתת התדירות גבוהה יותר, שיפור בקריטריונים של התדירות גבוהה (אופטיים (אופטיים) ועדכונים של התדירות גבוהה יותר, שיפור רמת הרגישות) ועדכונים) של תדירות מוגברת של מערכת ניטור (אופטית (או שיפור רמת הרגישות) של מערכת ניטור (או שיפור רמת החשיפה של מערכת הפעלה אופטית) של בדיקות אופטית) של מערכת הפעלה מדויקת של מערכת הפעלה אופטית) של תדירות מוגברת של תדירות (אופטית) של תדירות יעילה יותר, כולל ביצועים נמוכים יותר, כולל ביצועים נמוכים יותר, כולל ביצועים נמוכים יותר, כולל ביצועים נמוכים יותר, שיפור מדויק יותר, כולל ביצועים נמוכים יותר ויותר, שיפור מדויק יותר ויותר, שיפור דיוק,

ביקורת: מועמדים שאינם מוצפים

שתלים של המוחות (ABIs) משמשים כאשר העצבים האודיטוריים אינם או לא מתפקדים - באופן חד-משמעי בחולים עם נוירופיברווזיס סוג 2 (NF2) שיש להם schwannomas דו-צדדיים. מערך אלקטרודה ABI ממוקם על פני השטח של גרעין cochle במוחם במהלך ניתוח מודעות.

שיפור תוצאות ABI הוא עדיפות כי חולים רבים עם נזק עצבי אודיטורי לא יכולים ליהנות מעיצובים אלקטרודה מתקדמים, אסטרטגיות גירוי המודעת על ידי מודלים של בעלי חיים, ו ניטור לא פעיל כדי להתאים את המיקום מפותח.

אתגרים משותפים ב-חיישנים Neural Interfaces

למרות ההצלחות, מכשולים משמעותיים נשארים ביצירת ממשקים עצביים יעילים יותר, יציבים, נגישים מאוד.

זמינות ביולוגית ויציבות ארוכת טווח

אלקטרודות מושתלות הן גופים זרים אשר מעוררים תגובה חיסונית. במוח או הרשתית, תאים גליים מלוכדים את אלקטרודה, עלייה באימפולסים וצמצום יעילות הגירוי במשך חודשים עד שנים.דלקת כרונית יכולה לקלקל רקמות עצביות ולגרום לכשל אלקטרודה. החוקרים מפתחים גם ציפויים דקים כגון פולימרים התנהגותיים, הידרוג'ל, וננופי פחמן כדי לשפר את הרקמות אלקטרודות ולהפחית את האלקטרודות של הגוף הגמישות.

החלטה והסכם

אחסון תפיסה חושית טבעית דורש גירוי ברזולוציה גבוהה.עבור ראייה, אלפי זרפן בו זמנית נדרשים כדי ליצור תמונה קוהרנטית - מערכות קיימות מציעות רק חלק מזה. עבור שמיעה, מקום-pitch ומבנה קנס זמני מוגבלים על ידי מספר הערוצים העצמאיים והפצה של שיטות למידה אופטיות (למשל, אופטימיזציה של תאים חשמליים) וקידום של שיטות הפעלה אופטית (Digitaled) באופן טבעי (opicial) של תאים) ו-reative) של תאים אופטיים (optogenic) הוא שיפור של תאים).

שיקולים כירורגיים ומעשיים

ניתוח שתל נושא סיכונים: זיהום, דימום, נזק למבנים הסובבים (נזקים אקוקלאריים, קידוד קורטי), ומכשירי הגירה.ניתוח השתלים רטיניים הוא עדין, לעתים קרובות דורש כריתת שתן ומיקום אלקטרודה מדויק.שתלים קוריטיס חודרים אל פני המוח, עם סיכונים של פרכוסים ודימום לא פולשני הם נחקרים, כגון אולטרסאונד טרנזיסטורנטי (מפלקסיבי) לשימוש פנימי או חומרת) פנימי (מפוטוגניבה) אך ורק כדי להשתמש בחומרה חיצונית.

עלויות וגישה

ממשקי נילי יקרים.מערכת השתלת קוכלאר (הדק בתוספת ניתוח בתוספת שיקום) יכולה לעלות 50,000 $ ל-100,000. שתלים רטיניים כבר היו במחיר דומה. כיסוי ביטוח משתנה באופן נרחב, ורבים מהחולים בהגדרות קוד נמוך ללא גישה.פחתת עלויות ייצור, פיתוח מערכות מודולריות, ואימון צוותי ניתוח ברחבי העולם הם חיוניים לגשר על פער ההון.

גבולות וכיוונים עתידיים

התחום מתקדם במהירות בחזיתות מרובות, ומבטיח שיפורים דרמטיים בשיקום חושי בעשור הבא.

אופטיקה וצ'מוגניות

במקום גירוי חשמלי, אופטיגנטים משתמשים חלבונים רגישים לאור (אופסינים) המובעים בנוירונים מטרה.וירוס מספק את הגן האוסין כדי להישאר תאים רטיניים או נוירונים קורטיים.שינג אור (באמצעות מיקרו-LED מושתל בעין או קליפת המוח) יכול אז להרגש או לעכב תאים אלה עם דיוק זמני גבוה ומפרט תאים.

בינה מלאכותית ומערכות סגורות

למידת מכונה הופכת את תהליך ממשק עצבי וזיהוי מידע קודר.עבור פרופילים חזותיים, רשתות עצביות עמוקות יכולות לנתח קלט מצלמה וליצור תבניות גירוי המדגישות תכונות סלקטיות (למשל, פרצופים, מכשולים, טקסט) עבור שתלים קוכלאר, מעבדי דיבור מבוססי בינה מלאכותית יכולים להתאים לסביבות רועשות, שיפור הדיבור תוך דיכוי צלילים רקע.

Miniaturization ו-Wireual Technology

ממשקים עצביים עתידיים יהיו קטנים יותר, יעילים יותר באנרגיה, ומכשירים אלחוטיים לחלוטין. מילימטר-קליים עם מעגלים משולבים, מיקרו-אלקטרוניקה, וקצירת אנרגיה (למשל, מהפיכה אינדוקטיבית או אולטרסאונד) יכולים להיות מוזרקים או מושתלים באמצעות הליכים פולשניים מינימליים.מושג "אבק עצבי" - חיישנים אלחוטיים וממריצים מתחת ל ⁇ המוח - הם רדפוכים על ידי חוקרים מ- UC ברקלי, ללא יכולת עיבוד מלא, ללא פגע, ללא פגע, ללא שינוי חיצוני, ללא קשר לרכיבי, ללא לחץ חיצוני (מחדש) בתוך כל רכיבי עיבוד מלא של העור).

שיקום חושי משולב ושילוב רב-ממדי

יש אנשים שיש להם גם חזון וגם אובדן שמיעה.מפתחים הם לחקור שתלים אודי-ויזואליים המנצלים מפלסטיקה בין-ממדית - היכולת של המוח לחזור לאזורים המשמשים בדרך כלל לתחושה אחת כדי לעבד קלטות זה מזה.לדוגמה, פרוזה חזותית יכול לספק רמזים מרחביים המשלבים עם קלט אודיטורי משת קוכל, שיפור המודעות והמולטימדיה (שוב, ויזואלי).

שיקולים אתיים והשלכות סוציוטיות

כמו ממשקים עצביים הופכים להיות יותר מסוגלים, שאלות אתיות עולות.מי צריך להיות גישה לטכנולוגיות אלה חיים-מחדשת חיים?מה הסיכונים ארוכי טווח של ניתוח המוח וגירוי כרוני בפיתוח המוח?האם עלינו להציע שתלים לילדים שאינם יכולים עדיין להסכים? - יכולת הפחתת יכולות מעבר לתקני שיקום חושיים רגילים (למשל, חזון על-אנושי) או שמיעה) מעלה חששות לגבי הון עצמי וזהות.

מסקנה: עידן חדש לשיקום חושי

התפתחות ממשקים עצביים לראייה ולשמיעה עברה מהאפשרות תיאורטית למציאות הקלינית.שתלי קוכלאר כבר שינו את חייהם של מיליונים, ושתלים רטיניים וקוטוריטיים מספקים ראייה ריאלית לאלה שנחשבים לעיוורים לצמיתות.אבל הפער בין היכולות הנוכחיות לבין שיקום חושי מלא נשאר עצום.התקדמות בחומרים, בינה מלאכותית, כוח ורפואה רגנרטיבית הם קושרים לכדי יכולת גבוהה יותר, אך לא רק ליישב את המציאות, אלא גם למול, אלא גם לניסויים ביולוגיים, אלא גם כן, אלא גם כן, לא מתאימים יותר, אלא גם לכדי פתרון הגיוניים, אלא גם לכדי פתרון הגיוניים, אלא גם כן, אלא גם לחוויות ביולוגיות יותר, אך ורק לכדי פתרון הגיוניים, לא מתאים יותר, אלא גם לכדי פתרון הגיוני, אלא גם לכדי פתרון הגיוני, אלא גם לכדי פתרון הגיוני, אלא גם לכדי פתרון הגיוני, אך לא מתאים יותר, אך ורק לכדי פתרון הגיוני, אלא גם לכדי פתרון הגיוני, אלא גם לכדי פתרון הגיוני, לא מתאים יותר, אלא גם לניסויים, אך ורק לכדי פתרון הגיוני, אך לא מתאים יותר, אלא גם לניסויים ביולוגיים, לא מתאים יותר, אלא גם לכדי פתרון הגיוני, אלא גם כן, אלא גם