استنت‌رود

آرایهٔ ثبت الکترودی نصب‌شده بر استنت
Stent-electrode recording array
حوزهٔمهندسی عصب
نمای نزدیک از دستگاه استنت‌رود؛ یک استنت فلزی مشبک که بر روی آن الکترودهایی تعبیه شده‌است. این وسیله از طریق رگ خونی در نزدیکی قشر مغز کاشته می‌شود و قادر است سیگنال‌های عصبی را دریافت یا تحریک الکتریکی را منتقل کند، بدون آن‌که نیازی به جراحی باز مغز باشد.

استنت‌رود (مخفف «آرایهٔ ثبت الکترودی نصب‌شده بر استنت») دستگاهی کوچک است که از یک استنت به همراه آرایهٔ الکترودی ساخته شده و بدون نیاز به جراحی باز مغز به‌طور دائمی در درون یکی از رگ‌های مغزی کاشته می‌شود. این وسیله در کارآزمایی‌های بالینی به‌عنوان یک رابط مغز و رایانه برای افراد دارای اندام‌های فلج یا از دست‌رفته قرار دارد. توضیحات بر مبنایی فرضیه است و هنوز علم فناوری در دنیا نتوانسته فعلا به این موضوع دست پیدا کنند اما امکان پذیر است . نه با این روش های که دارید[۱] این بیماران می‌توانند با استفاده از سیگنال‌های عصبی یا افکار خود دستگاه‌های بیرونی را کنترل کنند که در حال حاضر شامل سیستم‌های عامل رایانه‌ای است. انتظار می‌رود در آینده این دستگاه بتواند برای کنترل اسکلت‌های بیرونی‌ توان‌افزا، اندام مصنوعی رباتیک، رایانه‌ها یا سایر تجهیزات نیز به‌کار رود.[۲]

این دستگاه نخستین بار توسط عصب‌شناس استرالیایی توماس آکسلی[الف] طراحی و توسط مهندس پزشکی زیستی استرالیایی نیکولاس اوپی[ب] ساخته شد. توسعهٔ این ایمپلنت از سال ۲۰۱۰ با آزمایش بر روی گوسفند آغاز گردید. آزمایش‌های انسانی در اوت ۲۰۱۹[۳] روی بیماران مبتلا به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، نوعی بیماری نورون حرکتی، شروع شد.[۱][۴] نخستین فرد دریافت‌کنندهٔ این ایمپلنت گریم فِلستد بود.[۵] تاکنون هشت بیمار این دستگاه را دریافت کرده‌اند و توانسته‌اند تنها با استفاده از فکر خود و از طریق رابط مغز-رایانهٔ استنت‌رود، سیستم‌عامل رایانه‌ای را به‌طور بی‌سیم کنترل کرده و برای ارسال پیامک، ایمیل، خرید یا انجام امور بانکی استفاده کنند. این دستاورد نخستین بار بود که یک رابط مغز-رایانه از طریق رگ‌های خونی بیمار کاشته می‌شد و نیازی به جراحی باز مغز نداشت.

سازمان غذا و دارو در اوت ۲۰۲۰ به این دستگاه عنوان «پیشرفت چشمگیر» اعطا کرد.[۶] در ژانویهٔ ۲۰۲۳ پژوهشگران نشان دادند که این وسیله قادر است فعالیت‌های مغزی را از یک رگ مجاور ثبت کند و برای کار با رایانه به‌کار رود، بی‌آنکه در سال نخست در میان چهار بیمار شرکت‌کننده عارضهٔ جدی‌ای گزارش شود.[۷][۸]

مروری کلی

اوپی از سال ۲۰۱۰ طراحی این ایمپلنت را آغاز کرد، از طریق شرکتی به نام «سینکرون»[پ] که با همکاری آکسلی و متخصص قلب «راهول شارما»[ت] بنیان‌گذاری کرده بود.[۹] این ایمپلنت کوچک یک آرایه الکترودی ساخته‌شده از پلاتین است که درون یک استنت درون‌رگی نیتینولی جای‌گذاری شده‌است. ابعاد دستگاه حدود ۵ سانتی‌متر طول و حداکثر ۸ میلی‌متر قطر دارد.[۱۰] این ایمپلنت توانایی ارتباط دوسویه دارد؛ یعنی هم می‌تواند افکار را دریافت کند و هم تحریک حرکتی ایجاد نماید و عملاً مانند یک بازخورد در مغز عمل کند. این ویژگی می‌تواند در کمک به افراد دچار آسیب نخاعی یا برای کنترل اندام مصنوعی رباتیک تنها با استفاده از فکر کاربرد داشته باشد.[۱۱][۱۲][۱۳]

دستگاه استنت‌رود که توسط اوپی و گروهی در «آزمایشگاه بیونیک عروقی» در دانشکده پزشکی دانشگاه ملبورن ساخته شد،[۱۴] از طریق ورید ژوگولار در یکی از رگ‌های نزدیک بافت قشری در مجاورت قشر حرکتی[ث] و قشر حسی[ج] کاشته می‌شود و بنابراین نیازی به جراحی مغز باز نیست.[۱۵] این روش با ورود از راه رگ، از نفوذ مستقیم و آسیب به بافت مغز جلوگیری می‌کند. در مورد نگرانی از لختهٔ خونی، آکسلی توضیح داده‌است که متخصصان مغز و اعصاب به‌طور معمول از استنت‌های دائمی برای باز نگه‌داشتن رگ‌های مغزی بیماران استفاده می‌کنند.[۱۵] پس از جای‌گذاری، استنت باز می‌شود تا الکترودها را به دیوارهٔ رگ نزدیک مغز فشار دهد و امکان ثبت اطلاعات عصبی و رساندن جریان به نواحی هدف را فراهم آورد.[۱۰] سیگنال‌ها دریافت و به یک آنتن بی‌سیم کاشته‌شده در قفسه سینه منتقل می‌شوند و از آنجا به گیرندهٔ بیرونی فرستاده می‌شوند. بیمار باید بیاموزد که چگونه یک سیستم‌عامل رایانه‌ای را که با فناوری‌های کمکی تعامل دارد، کنترل کند.

فناوری استنت‌رود بر روی گوسفند و انسان آزمایش شده و کارآزمایی‌های انسانی آن در نوامبر ۲۰۱۸ با تأیید کمیته اخلاق پژوهش انسانی بیمارستان سنت وینسنت ملبورن[چ] آغاز شد.[۱۶][۴] آکسلی در ابتدا انتظار داشت این کارآزمایی‌ها به افراد فلج کمک کند تا توانایی حرکت و استفاده از ویلچر موتوری یا حتی اسکلت بیرونی توان‌افزا را بازیابند.[۱۰] اما پیش از آغاز آزمایش‌های بالینی تمرکز تغییر کرد. اوپی و همکاران، توانایی استنت‌رود را برای بازگرداندن استقلال عملکردی در بیماران فلج بررسی کردند؛ به‌ویژه با امکان مشارکت آن‌ها در فعالیت‌های روزمره.[۱۷] نتایج کارآزمایی بالینی نشان داد که دو بیمار مبتلا به ALS که استنت‌رود برایشان کاشته شده بود، توانستند با استفاده از فکر مستقیم و فناوری رهگیری چشم برای حرکت مکان‌نما، نوشتن پیامک و تایپ کردن را یاد بگیرند.[۱۸] آن‌ها در مدت سه ماه به دقتی دست‌کم ۹۲ درصدی رسیدند و این توانایی را تا ۹ ماه بعد (نوامبر ۲۰۲۰) حفظ کردند.[۱۸] این پژوهش به رد برخی انتقادها مبنی بر پایین‌تر بودن نرخ داده در مقایسه با سامانه‌های نیازمند جراحی باز مغز کمک کرد و همچنین بر مزایای استفاده از روش‌های مداخله‌ای رایج مغزی تأکید داشت که نیازی به تجهیزات خودکار، فضای جراحی اختصاصی یا دستگاه‌های پرهزینه ندارند.

بیمارانی که برای این فناوری انتخاب می‌شوند شامل افراد دارای اندام فلج یا قطع‌شده هستند؛ از جمله مبتلایان به سکته مغزی، آسیب نخاعی، ALS، دیستروفی عضلانی و قطع عضو.[۱۵][۱۰]

همچنین ببینید

پانویس

  1. ↑ Thomas Oxley (neurologist)
  2. ↑ Nicholas Opie
  3. ↑ Synchron
  4. ↑ Rahul Sharma
  5. ↑ Motor cortex
  6. ↑ Sensory cortex
  7. ↑ St Vincent's Hospital, Melbourne

منابع

  1. 1 2 "Brain implant allows mind control of computers in first human trials". New Atlas. 5 November 2020. Retrieved 8 November 2020.
  2. ↑ "Minimally Invasive "Stentrode" Shows Potential as Neural Interface for Brain". DARPA. 2016-02-08. Retrieved 9 February 2016.
  3. ↑ "Stentrode with Thought-controlled Digital Switch: An Early Feasibility Study (EFS) of the Safety of the Stentrode Device in Participants with Loss of Motor Function Due to Paralysis". 29 August 2022.
  4. 1 2 Oxley, TJ; Yoo, PE (2020). "Motor neuroprosthesis implanted with neurointerventional surgery improves capacity for activities of daily living tasks in severe paralysis: first in human experience" (PDF). Journal of NeuroInterventional Surgery. 13 (2): neurintsurg-2020-016862. doi:10.1136/neurintsurg-2020-016862. PMC 7848062. PMID 33115813.
  5. ↑ "Patients with Severe Paralysis Use Stentrode Brain-Computer Interface to Text, Email, Shop, Bank Online, First-in-human Study Reports – Neurosurgical.TV". 28 October 2020.
  6. ↑ "Stentrode brain-computer interface receives breakthrough device designation from FDA". Neuro News. BIBA Medical. 28 August 2020. Retrieved 18 January 2021.
  7. ↑ Lanese, Nicoletta (12 January 2023). "New 'thought-controlled' device reads brain activity through the jugular". livescience.com (in English). Archived from the original on 16 February 2023. Retrieved 16 February 2023.
  8. ↑ Mitchell, Peter; Lee, Sarah C. M.; Yoo, Peter E.; Morokoff, Andrew; Sharma, Rahul P.; Williams, Daryl L.; MacIsaac, Christopher; Howard, Mark E.; Irving, Lou; Vrljic, Ivan; Williams, Cameron; Bush, Steven; Balabanski, Anna H.; Drummond, Katharine J.; Desmond, Patricia; Weber, Douglas; Denison, Timothy; Mathers, Susan; O’Brien, Terence J.; Mocco, J.; Grayden, David B.; Liebeskind, David S.; Opie, Nicholas L.; Oxley, Thomas J.; Campbell, Bruce C. V. (9 January 2023). "Assessment of Safety of a Fully Implanted Endovascular Brain-Computer Interface for Severe Paralysis in 4 Patients: The Stentrode With Thought-Controlled Digital Switch (SWITCH) Study". JAMA Neurology. 80 (3): 270–278. doi:10.1001/jamaneurol.2022.4847. ISSN 2168-6149. PMC 9857731. PMID 36622685. S2CID 255545643.
  9. ↑ "Synchron - Company Profile - Tracxn". 2 January 2024.
  10. 1 2 3 4 تحریک مغز بدون جراحی بزرگ. کاترینا می، دانشگاه ملبورن. منتشرشده در Pursuit. ۴ دسامبر ۲۰۱۸.
  11. ↑ تحریک کانونی قشر حرکتی گوسفند با آرایه الکترودی کاشته‌شدهٔ کم‌تهاجمی بر روی استنت درون‌رگی. نیکولاس ال. اوپی و همکاران. Nature - Biomedical Engineering، جلد ۲، ۳ دسامبر ۲۰۱۸، ص. ۹۱۴–۹۰۷ doi:10.1038/s41551-018-0321-z
  12. ↑ دستگاهی نو برای بازگرداندن افراد فلج به توانایی حرکت بایگانی‌شده در ۲۸ ژوئیه ۲۰۲۰ توسط Wayback Machine. دانشگاه ملبورن. ۸ فوریه ۲۰۱۶.
  13. ↑ تحریک مغز از درون رگ خونی. مگان اسکودلاری.
  14. ↑ "Brain-Computer Interfaces Evolve to Help People With Paralysis". interestingengineering.com (in American English). 2021-10-19. Retrieved 2021-10-24.
  15. 1 2 3 Strickland, Eliza (2017-04-12). "5 Neuroscience Experts Weigh in on Elon Musk's Mysterious "Neural Lace" Company". IEEE Spectrum (in English). Retrieved 2021-09-08.
  16. ↑ یک نخاع دیجیتال که افکار شما را پخش می‌کند. بایگانی‌شده در ۳ سپتامبر ۲۰۱۹ توسط Wayback Machine توماس آکسلی، TEDxSydney.
  17. ↑ "Small Brain Device Proves Big Game Changer for Severely Paralyzed Patients". Neuroscience News (in American English). 2020-10-28. Retrieved 2021-10-24.
  18. 1 2 Oxley, Thomas J.; et al. (2021). "Motor neuroprosthesis implanted with neurointerventional surgery improves capacity for activities of daily living tasks in severe paralysis: first in-human experience". Journal of NeuroInterventional Surgery. 13 (2). Society of Neurointerventional Surgery: 102–108. doi:10.1136/neurintsurg-2020-016862. PMC 7848062. PMID 33115813. Retrieved 18 January 2021.
This page is issued from ویکی‌پدیا. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.