एक यांत्रिक शाखा से स्पर्श संवेदनाएं प्राप्त करने के लिए एक मानव मस्तिष्क प्रत्यारोपण बनाया गया था

स्पर्श हाथ का उपयोग करते समय हमें प्राप्त होने वाली प्रतिक्रिया है। स्पर्श के लिए धन्यवाद, आप वस्तुओं को बिना देखे हेरफेर कर सकते हैं: उन्हें पकड़ो, लोहा, हरा, आदि। अंडे जैसे नाजुक वस्तुओं की सावधानीपूर्वक देखभाल के लिए प्रतिक्रिया आवश्यक है। स्पर्श तुरंत पलटा प्रतिक्रिया के लिए महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करता है - ताकि एक व्यक्ति अपने तंत्र और अंगों को बरकरार रखे।

अंत में, स्पर्श करने के लिए धन्यवाद, मस्तिष्क वस्तुओं के कुछ गुणों के बारे में जानकारी प्राप्त करता है - ऐसे गुणों को अन्यथा पहचाना नहीं जा सकता है। उदाहरण के लिए, कोमलता / कठोरता, लोच, चिपचिपाहट, आदि। इन आंकड़ों का उपयोग करते हुए, मस्तिष्क वस्तु के अन्य गुणों की गणना करता है, जो हमें वस्तु के साथ बातचीत के परिणाम की भविष्यवाणी करने के लिए, भविष्य के बारे में मज़बूती से भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है।

स्पर्श का महत्व निर्विवाद है। इस संबंध में, यह बहुत निराशाजनक है कि बायोप्रोस्टेसिस के डिजाइनरों ने अभी भी यांत्रिक हाथों के सेंसर से मानव मस्तिष्क तक जानकारी प्रसारित करने का एक विश्वसनीय तरीका नहीं पाया है।

अब तक, हथियारों और पैरों का एक भी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रोस्थेसिस स्पर्श सेंसर से सुसज्जित नहीं है, क्योंकि इस जानकारी को किसी व्यक्ति को वास्तविक समय में, यानी प्राकृतिक तरीके से: मस्तिष्क में तंत्रिका अंत के माध्यम से प्रसारित करना असंभव है।

याद रखें कि जब ल्यूक स्काईवॉकर ने अपने नए सेट बायोनिक हाथ में सुई चुभाई तो दर्द कैसे महसूस हुआ? बेशक, मैं न केवल सिथ को, बल्कि आम लोगों को भी ऐसी तकनीक उपलब्ध कराना चाहूंगा।

इंजीनियर लंबे समय से समस्या को हल करने की कोशिश कर रहे हैं। जाहिर है, किसी व्यक्ति के केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के साथ बातचीत की आवश्यकता होती है, जिसके प्रोटोकॉल को अभी तक पूरी तरह से समाप्त नहीं किया गया है। हमें जीवित तंत्रिका संरचनाओं और यांत्रिक संरचनाओं को संयोजित करने के लिए वर्कअराउंड की तलाश करनी होगी। अब यह न्यूरोइंजीनियरिंग का अनुप्रयुक्त विज्ञान है । पिट्सबर्ग विश्वविद्यालय (यूएसए) के न्यूरोएन्जिनेर्स के एक समूह ने यांत्रिक हाथ से स्पर्शनीय आवेगों को प्रसारित करने के लिए एक संभावित समाधान पाया ।

इंजीनियर्स ने कृत्रिम आवेगों के साथ प्राकृतिक स्पर्श की भावना को बदलने की कोशिश की, ताकि मस्तिष्क खुद एक नए संकेत के लिए तैयार हो जाए। सेरेब्रल कॉर्टेक्स में इलेक्ट्रोड लगाए जाते हैं, जो एक यांत्रिक हाथ पर सेंसर की रीडिंग के अनुसार व्यक्तिगत क्षेत्रों को उत्तेजित करते हैं। एक व्यक्ति की भावना है कि वह कुछ छूने जैसा है।

यह घटना कई वैज्ञानिक पत्रों में वर्णित है। ऐसा लगता है कि यह पहली बार 1997 में देखा गया था और जर्नल नेचर में एक वैज्ञानिक पेपर में वर्णित किया गया था । तब वैज्ञानिकों ने देखा कि सेरेब्रल कॉर्टेक्स के कुछ हिस्सों की उत्तेजना जानवरों को प्रतिक्रिया देती है जैसे कि उनके अंग हिल रहे थे। लेकिन मस्तिष्क उत्तेजना के दौरान जानवरों को वास्तव में क्या महसूस होता है। बाद के वर्षों में, मनुष्यों पर ऐसे प्रयोग किए गए।: विषयों ने पुष्टि की कि वे अंगों में कुछ भावनाओं को महसूस करते हैं।

पिट्सबर्ग यूनिवर्सिटी ने 28 वर्षीय मरीज नाथन कोपलैंड पर लंबे समय तक रीढ़ की हड्डी की चोट के साथ छह महीने का लंबा प्रयोग किया। 2004 में लड़का एक दुर्घटना में शामिल हो गया और उसकी गर्दन टूट गई।

नाथन के मस्तिष्क में 60 इलेक्ट्रोड 2.4 × 4 मिमी के एक जाली वाले दो न्यूरोइमप्लांट लगाए गए थे। मस्तिष्क से एक तार सिर के बाहर जाता है और एक बाहरी धातु मॉड्यूल से जुड़ता है, जो एक कनेक्शन के रूप में कार्य करता है।



प्रत्यारोपण आरोपण के लिए सेरेब्रल कॉर्टेक्स पर एक उपयुक्त स्थान खोजने के लिए सबसे मुश्किल था। लंबे समय तक अध्ययन किए गए वैज्ञानिकों ने मस्तिष्क के एक कार्यात्मक मानचित्र को संकलित किया, जो प्रांतस्था के क्षेत्र को सटीक रूप से निर्धारित करने की कोशिश कर रहा है जिसमें स्पर्श संकेतों का प्रसंस्करण होता है। इस रोगी के लिए, जिसने 10 वर्षों तक कुछ भी नहीं छुआ था, उसे सक्रिय रूप से सोचने के लिए मजबूर किया गया था कि वह अलग-अलग उंगलियों से कैसे छूता है और महसूस करता है। उसी समय, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग की रीडिंग ली गई।



अंत में, वैज्ञानिक तीन अंगुलियों (अंगूठे, तर्जनी, छोटी उंगली) और हथेली से प्रत्येक की जानकारी के प्रसंस्करण से जुड़े प्रांतस्था के सोमैटोसेंसरी क्षेत्र के वर्गों का अनुमानित नक्शा बनाने में कामयाब रहे।



इसी न्यूरॉन्स के बगल में बड़े करीने से इंप्लांट लगाए गए थे, और मरीज को माइक्रोस्टिम्यूलेशन सिस्टम से जोड़ा गया था, जो इलेक्ट्रोड को कमजोर आवेगों को लागू करता था और प्रतिक्रिया की निगरानी करता था। उन्होंने कहा कि वह कंपन, स्पर्श, दबाव और झुनझुनी के विभिन्न संयोजनों को महसूस करता है, जैसे कि जोड़ों में और हाथ की त्वचा के नीचे। दिलचस्प है, छह महीने तक संवेदनाओं का नक्शा नहीं बदला है।

मुख्य वैज्ञानिक प्रयोग के लिए, प्रत्यारोपण संचार मॉड्यूल एक यांत्रिक कृत्रिम अंग से जुड़ा हुआ था - और संवेदनाएं जो एक यांत्रिक हाथ के विभिन्न कार्यों के दौरान एक रोगी अनुभव करता है। यह पता चला कि उंगलियों को सही ढंग से दबाने पर वह 84% मामलों में पहचानता है, और प्रशिक्षण के दौरान - 100% मामलों में।


जब मरीज की आंखों पर पट्टी बंधी होती है तो वैज्ञानिक उंगली दबाते हैं

उन्होंने पहले कृत्रिम अंगों के लिए एक स्पर्श इंटरफ़ेस बनाने की कोशिश की। उदाहरण के लिए, DARPA HAPTIX कार्यक्रम के ढांचे में , एक तंत्रिका इंटरफ़ेस को कृत्रिम अंग से तंत्रिका तंत्र में स्पर्श संकेत संचारित करने के लिए विकसित किया जा रहा है। नीचे दिए गए एक्स-रे पर, इलेक्ट्रोड को शल्य चिकित्सा द्वारा प्रत्यारोपित किया जाता है और तारों द्वारा बाहरी कंप्यूटर से जोड़ा जाता है। आदर्श रूप से, कृत्रिम अंग से संवेदी संकेत स्पर्शक इंटरफ़ेस के माध्यम से परिधीय तंत्रिका तंत्र में प्रवेश करते हैं, और वहाँ से रीढ़ की हड्डी तक।


इलेक्ट्रोड को शल्य चिकित्सा द्वारा प्रकोष्ठ में प्रत्यारोपित किया जाता है और एक बाहरी कंप्यूटर को वायर्ड किया जाता है

HAPTIX परियोजना के वैज्ञानिक एक स्पर्श इंटरफ़ेस बनाने में एक अच्छा परिणाम प्राप्त करने में कामयाब रहे। लेकिन वह रीढ़ की हड्डी को नुकसान से पीड़ित लोगों की मदद नहीं कर सकता। लेकिन पिट्सबर्ग विश्वविद्यालय से न्यूरोएन्जिनेर्स के विकास में मदद मिल सकती है।

नई पद्धति का मूल्य यह है कि जानकारी सीधे हाथ से मस्तिष्क तक प्रसारित होती है, रीढ़ की हड्डी को दरकिनार करते हुए, भले ही वायरलेस तरीके से। यह रीढ़ की हड्डी की चोटों के साथ रहने वाले लोगों की एक बड़ी संख्या को उम्मीद देता है। अकेले संयुक्त राज्य में, 243,000 और 347,000 लोगों के बीच अनुमान हैस्पाइनल चोट के लिए राष्ट्रीय केंद्र। अगर अनुमान लगाया जाए, तो पूरी दुनिया में कई मिलियन होने चाहिए। तंत्रिका मार्गों को नुकसान की डिग्री के आधार पर, प्रभाव ताकत में भिन्न होते हैं: उंगलियों में सनसनी के आंशिक नुकसान से लेकर पूरे अंग को नियंत्रित करने की क्षमता का पूरा नुकसान।

रीढ़ की हड्डी की चोट वाले लोगों के लिए, मस्तिष्क में एक सिग्नल रिसीवर का आरोपण सबसे उपयुक्त है। यह अफ़सोस की बात है कि प्रत्येक व्यक्ति के मस्तिष्क के नक्शे की अपनी विशेषताएं होती हैं, इसलिए आरोपण से पहले आपको कोर्टेक्स के सोमैटोसेंसरी क्षेत्र की व्यक्तिगत मैपिंग करनी होगी, यानी कई एमआरआई सत्र।

मस्तिष्क स्पर्श प्रत्यारोपण को अभी और विकसित करने की आवश्यकता है। वह जीवित हाथ से भी तुलना नहीं कर सकता है, और कुछ स्पर्श संवेदनाओं के बजाय, रोगी एक झुनझुनी सनसनी महसूस करता है। वैज्ञानिकों ने हाथ के कुछ हिस्सों से, उदाहरण के लिए, उंगलियों की युक्तियों से छूने का नाटक नहीं किया है। सोमाटोसेंसरी कोर्टेक्स में इलेक्ट्रोड की शायद अधिक सटीक स्थिति आवश्यक है। हो सकता है कि इलेक्ट्रोड की संख्या बढ़ाई जाए।

एक अभिनव प्रत्यारोपण का वर्णन करने वाला एक वैज्ञानिक लेख 19 अक्टूबर 2016 को साइंस ट्रांसलेशनल मेडिसिन (doi: 10.1126 / scitranslmed.aaf8083) में प्रकाशित किया जाएगा ।

Source: https://habr.com/ru/post/hi398269/