Wissenschaftler von Case Western Reserve University und University of Kansas Medical Center haben Verhalten wieder hergestellt - in diesem Fall die Möglichkeit, durch eine schmale Öffnung zu erreichen und zu begreifen, Lebensmittel - unter Verwendung eines neuronalen Prothese in einem Rattenmodell der Hirnverletzung.
Letztlich hofft das Team , um ein Gerät , das schnell und wesentlich verbessert Funktion nach einer Hirnschädigung bei Menschen zu entwickeln. Es gibt keine solche Handels Behandlung für die 1,5 Millionen Amerikaner , darunter Soldaten in Afghanistan und im Irak , die traumatische Hirnverletzungen ( TBI) leiden , oder die fast 800.000 Schlaganfall Opfer, die Schwäche oder Lähmung in den Vereinigten Staaten leiden , jedes Jahr .
Die Prothese , genannt ein Gehirn - Maschine -Hirn -Schnittstelle, ist eine geschlossene Schleife mikroelektronischen Systems. Es erfasst Signale von einem Teil des Gehirns , verarbeitet sie in Echtzeit , und dann schließt die Verletzung durch die Stimulierung eines zweiten Teils des Gehirns, die Konnektivität verloren hatte.
Ihre Arbeit wird online in der Woche in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht .
" Wenn Sie das Gerät zu koppeln Aktivität von einem Teil des Gehirns zu einem anderen zu verwenden, ist es möglich, sich nach TBI induzieren ? Das ist der Kern der Untersuchung ", sagte Pedram Mohseni , Professor für Elektrotechnik und Informatik an der Case Western Reserve , der das Gehirn Prothese eingebaut .
"Wir fanden heraus, dass , ja, es ist möglich, eine Closed-Loop- neuronalen Prothese zu verwenden, um die Reparatur von einer Hirnverletzung zu erleichtern ", sagte er .
Die Forscher untersuchten die Prothese in einem Rattenmodell der Hirnverletzung im Labor von Randolph J. Nudo , Professor für Molekular- und integrative Physiologie an der Universität von Kansas. Nudo abgebildet Gehirn der Ratte und entwickelte das Modell, in dem vorderen und hinteren Teile des Gehirns , die Vorderbeine der Ratte unter Kontrolle getrennt.
Oben auf den Kopf jedes Tieres , das Gehirn - Maschine Gehirn - Schnittstelle ein Mikrochip auf einer Leiterplatte kleiner als ein Viertel auf Mikroelektroden in den beiden Hirnregionen implantiert verbunden .
Das Gerät verstärkt Signale , die neuronalen Aktionspotentiale genannt werden und von den Neuronen im vorderen des Gehirns produziert. Ein Algorithmus trennt diese Signale , wie Gehirn Spike-Aktivität aufgezeichnet , von Lärm und andere Artefakte . Mit erfasst jede Spitze , fing den zu der Mikrochip Puls von elektrischem Strom zu Neuronen im hinteren Teil des Gehirns zu stimulieren, künstlich Verbinden der beiden Hirnregionen .
Zwei Wochen, nachdem die Prothese implantiert worden war und ständig laufen , hatten die Rattenmodellen mit der vollen Closed-Loop- System fast alle Funktion aufgrund einer Verletzung verloren , erfolgreich Abrufen einer Nahrungstablette nah an 70 Prozent der Zeit , oder wie auch normale erholt , unverletzten Ratten. Rattenmodellen , die zufällige Reize vom Gerät empfangen abgerufen weniger als die Hälfte der Pellets und solche, die keine Impulse etwa ein Viertel von ihnen abgerufen erhalten .
"Eine Frage noch beantwortet werden soll, muss das Implantat an Ort und Stelle für das Leben gelassen werden ? " Mohseni sagte . "Oder kann sie nach zwei Monaten oder sechs Monate entfernt werden kann, ob und wann neue Verbindungen haben im Gehirn gebildet worden ? "
Hirnstudien haben gezeigt, dass Wachstumsperioden , Neuronen , die regelmäßig miteinander kommunizieren zu entwickeln und zu verfestigen Verbindungen.
Mohseni und Nudo sagten, sie sollte systematischer Studien , um festzustellen , was im Gehirn, die zur Wiederherstellung der Funktion führt passiert. Sie möchten auch bestimmen, ob es ein optimales Zeitfenster nach einer Verletzung , in denen sie das Gerät , um die Funktion wiederherzustellen implantieren.