آخرین مطالب

حس کردن سیگنال ها در عضلات فلج


حس کردن سیگنال ها در عضلات فلج

محققان سیگنال های میوالکتریک – پالس های الکتریکی مرتبط با انقباض عضلانی – را برای پیش بینی حرکات دست مورد نظر بررسی می کنند. اعتبار: کالج مهندسی، دانشگاه کارنگی ملون

برای افراد مبتلا به تتراپلژی – وضعیتی که در آن هر چهار اندام توانایی حرکتی خود را از دست داده اند – به دست آوردن استقلال اولویت اصلی است. اگرچه هیچ درمانی برای فلج ناشی از اختلالات عصبی وجود ندارد، بازوهای روباتیک و اسکلت های بیرونی ممکن است کمک کنند. با این حال، کنترل این دستگاه های رباتیک یک مشکل پیچیده است.

محققان با کنترل صدا (که در تلاش است دستورات شفاهی را به یک فضای سه بعدی ترجمه کند)، رابط های مغز و کامپیوتر (که نیاز به جراحی پیچیده دارند) و جوی استیک ها (که اغلب به معنای چندین دور موقعیت یابی برای هر بخش بازو هستند) را آزمایش کرده اند.

داگ وبر، پروفسور دپارتمان مهندسی مکانیک و موسسه علوم اعصاب در دانشگاه کارنگی ملون، با یک تیم بین‌المللی از محققان همکاری کرد تا امکان استفاده از سیگنال‌های میوالکتریک – پالس‌های الکتریکی مرتبط با انقباض عضلانی – را برای پیش‌بینی حرکات دست مورد نظر بررسی کنند. فرد مبتلا به تتراپلژی

همکارانی از امپریال کالج لندن، مؤسسه یادبود باتل در اوهایو و دانشگاه پیتسبورگ در این پروژه مشارکت داشتند. یافته های این تیم در مجله منتشر شد مجله فیزیولوژی عصبی.

وبر گفت: «بسیاری از کارهایی که ما در آزمایشگاه انجام می‌دهیم، بر کمک به افراد در بازیابی عملکردهای حرکتی که برای انجام فعالیت‌های روزانه مهم هستند، متمرکز است. ما در تقاطع مهندسی و علوم اعصاب کار می‌کنیم و سعی می‌کنیم دستگاه‌هایی ایجاد کنیم که با بخش‌های فعال بدن و دور زدن مناطقی از سیستم عصبی که در اثر آسیب یا بیماری آسیب دیده‌اند، ارتباط برقرار کنند.»

شرایط و آسیب های مختلفی وجود دارد که می تواند منجر به فلج یا از دست دادن حرکت شود. برخی از آنها مانند سکته مغزی را تحت تاثیر قرار می دهد. برخی دیگر، مانند آسیب های نخاعی، بر اتصالات بین مغز و ماهیچه ها تأثیر می گذارد. درک سنتی این بوده است که آسیب‌های نخاعی ارتباط را قطع می‌کند و سیگنال‌ها هرگز به ماهیچه‌ها نمی‌رسند. این ایده به این صورت است که افراد مبتلا به تتراپلژی قادر به تولید سیگنال های میوالکتریک قابل تشخیص نیستند.

وبر گفت: “ما تصمیم گرفتیم این تصور را به چالش بکشیم که عضلات فلج شده توسط آسیب نخاعی قادر به بیان فعالیت میوالکتریک نیستند، که نشان دهنده قصد حرکتی افراد است.” ما از یک آستین تعبیه شده با 150 حسگر استفاده کردیم که کل ساعد را پوشانده بود و یک توری پهن را به امید یافتن سیگنال‌های میوالکتریکی که حتی در ماهیچه‌هایی که برای ایجاد فعالیت فیزیکی بسیار ضعیف هستند، باقی می‌مانند، انداختیم.

این رویکرد در یک مرد 32 ساله که 14 سال قبل از مطالعه دچار آسیب نخاعی شده بود، آزمایش شد. او حرکات محدودی در مچ دست دارد اما انگشتانش نمی توانند حرکت کنند. در طول آزمایش، به شرکت‌کننده دستور داده شد که مجموعه‌ای از حرکات دست را تقلید کند، مانند اشاره با انگشت اشاره، که به‌عنوان اعلان‌ها روی صفحه رایانه نمایش داده می‌شوند.

جوردین تینگ، دکترای دکترا، گفت: «ما می‌دانستیم که از شرکت‌کننده می‌خواهیم تا یک کار غیرممکن را انجام دهد، و بنابراین از اینکه متوجه شدیم هر تلاش (شکست) برای حرکت، انفجارهای کوچک اما قابل‌توجهی در فعالیت عضلانی ایجاد می‌کند، به طرز خوشایندی شگفت‌زده شدیم. کاندیدای مهندسی زیستی در دانشگاه پیتسبورگ و نویسنده اصلی مقاله.

این بدان معنی است که ماهیچه های شرکت کننده هنوز به مغز متصل بودند، اگرچه این اتصالات ضعیف هستند. قدرت و محل سیگنال‌های میوالکتریک به هر بیمار و آسیب منحصر به فرد او بستگی دارد – هیچ دو دقیقاً مشابه نیستند. به طور مشابه، سیگنال ها می توانند با آنچه که در یک فرد سالم تشخیص داده می شود متفاوت باشد.

علی‌رغم چالش‌های مرتبط با تفسیر سیگنال‌ها، حضور آنها نشان می‌دهد که می‌توان از آنها برای کنترل دستگاه‌های روباتیک برای کمک به حرکت استفاده کرد. در مرحله بعد، محققان از واقعیت مجازی استفاده خواهند کرد تا به بیماران نشان دهند که علیرغم عدم حرکت، ماهیچه های آنها با مغز در ارتباط هستند.

وبر گفت: «ما معتقدیم این بازخورد ممکن است به آنها کمک کند تا قوی تر شوند، درست مانند زمانی که ما هر مهارت دیگری را تمرین می کنیم. ما می‌دانیم که نمی‌توانیم فلج را درمان کنیم، اما اگر بتوانیم کسی را قادر به بیان مقاصد خود از طریق این حسگر پوشیدنی کنیم، آن‌گاه به او قدرت داده‌ایم تا دستگاه‌های کمکی را به روشی بسیار طبیعی و فقط با استفاده از عضلاتش کار کند.»


زمان بندی از مغز تا نخاع بسیار مهم است


اطلاعات بیشتر:
Jordyn E. Ting و همکاران، حس کردن و رمزگشایی محرک عصبی به عضلات فلج شده در طول تلاش برای حرکات یک فرد مبتلا به تتراپلژی با استفاده از آرایه آستین، مجله فیزیولوژی عصبی (2021). DOI: 10.1152/jn.00220.2021

ارائه شده توسط مهندسی مکانیک دانشگاه کارنگی ملون

نقل قول: سنجش سیگنال ها در عضلات فلج شده (2022، 9 مارس) در 9 مارس 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-03-paralyzed-muscles.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.