인간 피질의 감각 운동 변환

본 연구는 뇌-기계 인터페이스라고 불리는 뇌 제어 의료 기기를 개발하기 위해 수행되고 있습니다. 이 장치는 척수 손상 환자에게 감각 피드백과 함께 생각을 사용하여 컴퓨터 커서 또는 로봇 팔다리와 같은 외부 장치를 제어할 수 있는 능력을 제공할 것입니다.

뇌-기계 인터페이스의 개발은 매우 어렵고 현재 이 신경과학 분야에는 제한된 기술만 존재합니다. 다른 연구에서는 척수 손상이 심한 사람도 여전히 움직임을 계획하고 잡을 수 있는 온전한 뇌 영역을 가지고 있지만 움직임 계획을 실행할 수 없다는 것을 보여주었습니다. 이 연구의 장치는 팔 운동 계획을 생성하고 손과 손가락에 정보와 감각 감각을 제공하는 것으로 알려진 뇌 영역에 매우 미세한 기록 전극을 이식하는 것을 포함합니다. 이러한 움직임 및 파악 계획은 일반적으로 실제 움직임을 실행하기 위해 뇌의 다른 영역으로 전송됩니다. 그 경로에 연결하고 이동 계획 신호를 대신 컴퓨터로 보내면 조사관은 컴퓨터 커서나 로봇 팔다리를 통해 이동 계획을 실제 움직임으로 변환할 수 있습니다.

이 연구의 핵심 부분은 뇌의 감각 영역에 있는 전극에 소량의 전류를 도입하여 뇌를 전기적으로 자극하는 것입니다. 이로 인해 손 및/또는 손가락의 터치 감각이 발생합니다. 뇌에 대한 이러한 자극은 로봇 팔이 물체에 닿을 때 발생하여 뇌가 로봇 팔이 만지는 것을 "느끼게" 합니다.

이 연구에서 사용되는 장치는 Neuroport Array라고 불리며 외과적으로 뇌에 이식됩니다. 이 장치와 이식 절차는 실험적이므로 FDA(Food and Drug Administration)의 승인을 받지 않았습니다. 하나의 Neuroport 어레이는 뇌 조직에 이식될 작은 전극 그리드와 전극 그리드에서 작은 모래시계 모양의 받침대까지 연결되는 작은 케이블로 구성됩니다. 이 받침대는 두개골에 부착되고 두피를 통해 돌출되어 컴퓨터 장비와 연결될 수 있도록 설계되었습니다. 받침대의 윗부분에는 받침대를 사용하지 않을 때 제자리에 놓이는 보호 덮개가 있습니다. 이 받침대의 상단과 보호 덮개는 머리 바깥쪽에서 볼 수 있습니다. 3개의 Neuroport 어레이와 받침대가 이 연구에서 이식될 것이므로 이러한 보호 덮개 중 3개가 머리 외부에서 보일 것입니다. 모자나 스카프로 장치의 노출된 부분을 가릴 수 있습니다.

연구자들은 Neuroport 배열과 자극이 팔과 손의 가상 움직임을 사용하여 로봇 팔과 같은 실제 물체와 컴퓨터 생성 이미지를 제어하는 ​​데 얼마나 안전하고 효과적인지 배우기를 희망합니다.