כאשר אדם פוגע בחוט השדרה, התקשורת הרגילה בין המוח למעגלי עמוד השדרה מתחת לפגיעה מופרעת, וכתוצאה מכך שיתוק. מכיוון שהמוח פועל כרגיל, וכך גם חוט השדרה מתחת לפגיעה, החוקרים פועלים לבסס מחדש את התקשורת כדי לאפשר שיקום ועלולים להחזיר את התנועה.
איסמאל סאנז, עוזר פרופסור להנדסה ביו -רפואית בבית הספר להנדסה מקקלווי באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס ובנוירוכירורגיה ברפואת וושו, וחברי המעבדה שלו, כולל קרולין אטקינסון, סטודנטית, פיתחו סוג של מפענח כדי לשחזר את התקשורת הזו. באמצעות ניסויים במעבדה שלהם עם 17 נבדקים אנושיים ללא פגיעה בחוט השדרה, הם הצליחו לרשום תנועה ברגל התחתונה עם גירוי חוט עמוד השדרה הטרנס -עמוד, או קטניות חשמל חיצוניות לא פולשניות.
תוצאות המחקר פורסמו באופן מקוון ב- 25 באפריל 2025, ב כתב העת של הנדסה ושיקוםו
הצוות השתמש בכובע מיוחד המצויד באלקטרודות לא פולשניות המודדות את פעילות המוח באמצעות אלקטרואנספלוגרפיה (EEG). בזמן שלבש את הכובע, מתנדבים יושבים התבקשו להאריך את רגלם בברך, ואז רק לחשוב על הרחבת רגלם – תוך שמירה על זה עדיין – כך שהחוקרים יוכלו לרשום את גלי המוח בשני התרגילים.
הצוות סיפק את הפעילות העצבית למפענח, או לאלגוריתם, כך שיוכל ללמוד כיצד גלי המוח פועלים בשתי הנסיבות. הם גילו שהתנועה והתנועה המדומיינת בפועל השתמשו באסטרטגיות עצביות דומות.
לאחר שאנו נותנים למפענח נתונים אלה, הוא לומד לחזות על סמך פעילות עצבית בכל פעם שיש תנועה או אין תנועה. אנו מראים שאנחנו יכולים לחזות בכל פעם שמישהו חושב להזיז את רגלו, גם אם הרגל שלהם לא ממש זזה. "
איסמאל סאנז, עוזר פרופסור להנדסה ביו -רפואית בבית הספר להנדסה מקקלווי באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס ובנוירוכירורגיה ברפואת וושו
הצוות השתמש בבקרות כדי להבטיח שהמתנדבים באמת מדמיינים תנועה ולא ממש זזים.
"בכל פעם שאנשים נעים, זה יכול להכניס רעשי אות, ואנחנו רוצים לוודא שרעש האות הוא לא מה שאנחנו לומדים לחזות," אמר סאנז. "זו כוונת תנועה או פעילות מוחית שאנחנו רוצים לחזות, ולכן יש לנו אנשים מדמיינים שהם מרחיבים את רגלם ומשתמשים באותו אלגוריתם שהוכשר על אנשים שעוברים לחזות אם הם מדמיינים או לא."
סאנז אמר שזה חושף שני דברים.
"האחד, סביר יותר כי אנו מפענחים כוונת תנועה ולא חפץ, או רעש, ושנית, בכל פעם שאנו מעסיקים זאת על אנשים עם פגיעה בעמוד השדרה שלא תהיה לו יכולת זו להזיז את רגליהם בפועל כדי לתייג את הנתונים, נוכל להשתמש בדמיונם להזיז רגל כדי לאמן את הפענוח שלנו."
Seáñez אמר כי המחקר של הוכחת הקונספט הוא צעד ראשון לקראת פיתוח ממשק עמוד השדרה המוח לא פולשני המשתמש בתחזיות בזמן אמת כדי לספק גירוי חוט השדרה הטרנס-עמוד כדי לחזק תנועה מרצון במפרק יחיד בשיקום בחולים עם פגיעה בחוט השדרה.
בעתיד, הצוות מתכנן לבדוק מפענח כללי שהוכשר על נתונים מכל המשתתפים שיכולים לקבוע אם מפענח אוניברסלי יכול לבצע כמו גם אחד בהתאמה אישית ולפשט את השימוש בו במסגרות קליניות.
