麻痺した筋肉を皮質ニューロンによって直接制御する
Chet T Moritz1, Steve I Perlmutter, Eberhard E Fetz
1Department of Physiology & Biophysics and Washington National Primate Research Center, University of Washington, Seattle, Washington 98195, USA. ctmoritz@u.washington.edu
Nature
|October 17, 2008
まとめ
研究者は,脊髄損傷をバイパスする脳機械インターフェースを作成しました. この技術は,脳の信号を使用して,筋肉の刺激を直接制御し,麻痺した四肢の動きを回復します.
科学分野:
- 神経科学は神経科学である.
- バイオメディカルエンジニアリング
- リハビリテーション医学 リハビリテーション医学
背景:
- 脊髄損傷はしばしば麻痺を引き起こし,神経経路を遮断する.
- 既存の研究は,カーソル制御のための脳-コンピュータインターフェイスと,筋肉の活性化のための機能的電気刺激を,別々に探求した.
- 意志的運動を回復するには,損傷した脊髄経路をバイパスする必要があります.
研究 の 目的:
- 非ヒトの霊長類における運動皮質の活動を用いて,筋肉の刺激を直接制御することを実証する.
- 麻痺後の目標指向運動の回復のための人工接続の可能性を調査する.
- 多様な神経制御信号を活用して,脳-機械インターフェースの有用性を拡大する.
主な方法:
- 運動皮質ニューロンからの活動は,マカカ・ネメストリナ類のサルで記録された.
- これらの神経信号は,筋肉の機能的電気刺激を直接制御するために使用されました.
- 猿は,この脳と機械のインターフェースを使用して双方向の手首トルクを生成するように訓練されました.
主要な成果:
- 猿は,運動皮質の活動を通じて直接筋肉の刺激をコントロールし,一時的に麻痺した腕の動きを回復しました.
- 神経信号は,以前の運動関連性に関係なく,機能的刺激を効果的に制御し,潜在的な制御源を拡大しました.
- このシステムは,複数のニューロンと筋肉のペアの同時制御を可能にし,複雑な動きを可能にしました.
結論:
- 皮質ニューロンと筋肉の間の直接的な人工接続は,中断された脊髄経路を補償することができます.
- この脳と機械のインターフェースアプローチは,麻痺した四肢における運動の意志制御を回復します.
- この発見は,麻痺治療のための自律神経義肢装置の道を開く.
さらに関連する動画
関連する概念動画
Somatosensation
36.9K
The somatosensory system relays sensory information from the skin, mucous membranes, limbs, and joints. Somatosensation is more familiarly known as the sense of touch. A typical somatosensory pathway includes three types of long neurons: primary, secondary, and tertiary. Primary neurons have cell bodies located near the spinal cord in groups of neurons called dorsal root ganglia. The sensory neurons of ganglia innervate designated areas of skin called dermatomes.
36.9K
Muscle Contraction
76.6K
76.6K
The Spinal Cord
27.5K
The spinal cord is the body’s major nerve tract of the central nervous system, communicating afferent sensory information from the periphery to the brain and efferent motor information from the brain to the body. The human spinal cord extends from the hole at the base of the skull, or foramen magnum, to the level of the first or second lumbar vertebra.
27.5K
Muscle Contraction
6.8K
In skeletal muscles, acetylcholine is released by nerve terminals at the motor endplate—the point of synaptic communication between motor neurons and muscle fibers. The binding of acetylcholine to its receptors on the sarcolemma allows entry of sodium ions into the cell and triggers an action potential in the muscle cell. Thus, electrical signals from the brain are transmitted to the muscle. Subsequently, the enzyme acetylcholinesterase breaks down acetylcholine to prevent excessive...
6.8K
Sensory Functions of the Skin
9.1K
The skin is the largest organ of the human body and plays a crucial role in our sensory perception. It contains a vast network of sensory receptors that contribute to the skin's protective function by perceiving physical, biological, and environmental cues and generating relevant responses.
There are two main categories of receptors on the skin: capsulated and non-capsulated. The non-capsulated ones are mainly the pain receptors. The capsulated ones can be further categorized based on the...
There are two main categories of receptors on the skin: capsulated and non-capsulated. The non-capsulated ones are mainly the pain receptors. The capsulated ones can be further categorized based on the...
9.1K
Autonomic Nervous System: Overview
6.4K
The human nervous system is divided into two main parts: the central nervous system (CNS) and the peripheral nervous system (PNS). The CNS is composed of the brain and spinal cord, while the PNS contains nerve cells, clusters of nerve cells, and the sensory receptors that are outside the CNS. The PNS has two types of nerve cells: sensory (afferent) and motor (efferent). Sensory cells send signals to the CNS from receptors, and motor cells carry signals from the CNS to organs, muscles, and...
6.4K


