Нейропротезирование

Нейропротезирование — дисциплина лежащая на стыке нейробиологии и биомедицинской инженерии и занимающаяся разработкой нейронных протезов.

Нейронные протезы являются электронными имплантатами, которые могут восстановить двигательные, сенсорные и когнитивные функции, если они были утрачены в результате травмы или болезни. Примером таких устройств может служить кохлеарный имплантат. Это устройство восстанавливает функции, выполняемые барабанной перепонкой и стремечком, за счет имитации частотного анализа в ушной улитке. Микрофон, установленный снаружи, улавливает звуки и обрабатывает их; тогда обработанный сигнал передается на имплантированный блок, который через микроэлектродный массив стимулирует волокна слухового нерва в улитке. Посредством замены или усиления утраченных чувств, эти устройства намерены улучшить качество жизни для людей с ограниченными возможностями.

Эти имплантируемые устройства также часто используются в нейробиологии в экспериментах на животных как инструмент, помогающий при изучении мозга и его функционирования. При беспроводном мониторинге электрические сигналы мозга рассылаются посредством электродов, вживленных в мозг субъекта, при этом субъект может быть изучен без устройства, влияющего на результаты.

Точное зондирование и запись электрических сигналов в мозге поможет лучше понять связи между локальными скоплениями нейронов, отвечающие за определенные функции.

Нейронные имплантаты проектируются настолько маленькими, насколько это возможно, чтобы минимизировать инвазивность, особенно в районах, окружающих мозг, глаза или ушные улитки. Эти имплантаты обычно имеют беспроводную связь со своими протезами. Кроме того, питание легко получается через беспроводную передачу электричества через кожу. Ткань рядом с имплантатом очень чувствительна к увеличению температуры. Это означает, что потребляемая мощность должна быть минимальна, чтобы избежать повреждения ткани.

Сейчас в нейропротезировании наиболее широко используется кохлеарный имплантат. По состоянию на декабрь 2010 года его получили около 219 тысяч человек во всем мире.

История

Первый известный кохлеарный имплантат был создан в 1957 году. Другими важными вехами являются создание первого двигательного протеза для свисающей стопы при гемиплегии в 1961 году, создание первого слухового стволомозгова имплантата в 1977 году и периферического нейромоста, вживленного в спинной мозг взрослой крысе 1981 году.

Когнитивные протезы

Когнитивные нейропротезы — устройства облегчающие обработку, хранение и передачу информации мозгом человека. Человеческий мозг пока не достаточно изучен, поэтому когнитивные нейропротезы остаются научной фантастикой.

Электрохимические нейропротезы

Нейропротезы, использующие сочетание химической и электрической стимуляции и двигательной тренировки спинного мозга

Отрывок, характеризующий Нейропротезирование

Граф Растопчин только в это утро приехал в город с своей загородной дачи в Сокольниках. Прихожая и приемная в доме графа были полны чиновников, явившихся по требованию его или за приказаниями. Васильчиков и Платов уже виделись с графом и объяснили ему, что защищать Москву невозможно и что она будет сдана. Известия эти хотя и скрывались от жителей, но чиновники, начальники различных управлений знали, что Москва будет в руках неприятеля, так же, как и знал это граф Растопчин; и все они, чтобы сложить с себя ответственность, пришли к главнокомандующему с вопросами, как им поступать с вверенными им частями.
В то время как Пьер входил в приемную, курьер, приезжавший из армии, выходил от графа.
Курьер безнадежно махнул рукой на вопросы, с которыми обратились к нему, и прошел через залу.
Дожидаясь в приемной, Пьер усталыми глазами оглядывал различных, старых и молодых, военных и статских, важных и неважных чиновников, бывших в комнате. Все казались недовольными и беспокойными. Пьер подошел к одной группе чиновников, в которой один был его знакомый. Поздоровавшись с Пьером, они продолжали свой разговор.
– Как выслать да опять вернуть, беды не будет; а в таком положении ни за что нельзя отвечать.
– Да ведь вот, он пишет, – говорил другой, указывая на печатную бумагу, которую он держал в руке.
– Это другое дело. Для народа это нужно, – сказал первый.
– Что это? – спросил Пьер.
– А вот новая афиша.
Пьер взял ее в руки и стал читать:
«Светлейший князь, чтобы скорей соединиться с войсками, которые идут к нему, перешел Можайск и стал на крепком месте, где неприятель не вдруг на него пойдет. К нему отправлено отсюда сорок восемь пушек с снарядами, и светлейший говорит, что Москву до последней капли крови защищать будет и готов хоть в улицах драться. Вы, братцы, не смотрите на то, что присутственные места закрыли: дела прибрать надобно, а мы своим судом с злодеем разберемся! Когда до чего дойдет, мне надобно молодцов и городских и деревенских. Я клич кликну дня за два, а теперь не надо, я и молчу. Хорошо с топором, недурно с рогатиной, а всего лучше вилы тройчатки: француз не тяжеле снопа ржаного. Завтра, после обеда, я поднимаю Иверскую в Екатерининскую гошпиталь, к раненым. Там воду освятим: они скорее выздоровеют; и я теперь здоров: у меня болел глаз, а теперь смотрю в оба».
– А мне говорили военные люди, – сказал Пьер, – что в городе никак нельзя сражаться и что позиция…
– Ну да, про то то мы и говорим, – сказал первый чиновник.
– А что это значит: у меня болел глаз, а теперь смотрю в оба? – сказал Пьер.
– У графа был ячмень, – сказал адъютант, улыбаясь, – и он очень беспокоился, когда я ему сказал, что приходил народ спрашивать, что с ним. А что, граф, – сказал вдруг адъютант, с улыбкой обращаясь к Пьеру, – мы слышали, что у вас семейные тревоги? Что будто графиня, ваша супруга…
– Я ничего не слыхал, – равнодушно сказал Пьер. – А что вы слышали?
– Нет, знаете, ведь часто выдумывают. Я говорю, что слышал.
– Что же вы слышали?
– Да говорят, – опять с той же улыбкой сказал адъютант, – что графиня, ваша жена, собирается за границу. Вероятно, вздор…
– Может быть, – сказал Пьер, рассеянно оглядываясь вокруг себя. – А это кто? – спросил он, указывая на невысокого старого человека в чистой синей чуйке, с белою как снег большою бородой, такими же бровями и румяным лицом.
– Это? Это купец один, то есть он трактирщик, Верещагин. Вы слышали, может быть, эту историю о прокламации?
– Ах, так это Верещагин! – сказал Пьер, вглядываясь в твердое и спокойное лицо старого купца и отыскивая в нем выражение изменничества.
– Это не он самый. Это отец того, который написал прокламацию, – сказал адъютант. – Тот молодой, сидит в яме, и ему, кажется, плохо будет.
Один старичок, в звезде, и другой – чиновник немец, с крестом на шее, подошли к разговаривающим.