دانلود مقاله ترجمه شده کنترل مستقیم عضلات فلج توسط نورون های قشری

چکیده

یکی از درمان های بالقوه برای فلج ناشی از آسیب طناب نخاعی عبارت است از ارسال سیگنال های کنترلی از مغز در نزدیکی بخش آسیب دیده از طریق ارتباطات مصنوعی. این سیگنال ها می توانند تحریک الکتریکی عضلات را کنترل کنند و در نتیجه حرکت ارادی به اندام های فلج بازمی گردد [1-3]. در آزمايشات جداگانۀ قبلي، فعاليت نورون هاي قشر حرکتیِ مربوط به حرکات واقعي یا تخیلی براي کنترل مکان‌نمای کامپیوتر و بازوهاي رباتيک مورد استفاده قرار گرفته اند [4-10] و عضلات فلج از طریق تحريک الکتريکي کارکردی فعال شده اند [11-13]. در اینجا نشان می دهیم که میمون های ماکاک دم‌خوکی جنوبی با استفاده از فعالیت نورون ها در قشر حرکتی می توانند مستقیما تحریک عضلات را کنترل کنند و در نتیجه حرکات هدفمند را دوباره به بازوی فلج موقت بازگردانند. علاوه بر این، نورون ها می توانند تحریک کارکردی را بدون در نظر گرفتن هر گونه ارتباط قبلی با حرکت به همان خوبی کنترل کنند، این یافته می تواند منبع سیگنال های کنترلی برای رابط های مغز و ماشین را به طور قابل توجهی گسترش دهد. میمون ها یاد گرفتند که از این ارتباطات مصنوعی بین سلول های قشری و عضلات برای ایجاد گشتاور دو طرفه در مچ دست استفاده کنند و همزمان چندین جفت نورون-عضله را کنترل کردند. این تبدیلات مستقیم از فعالیت قشری به تحریک عضلانی می توانند توسط مدار الکترونیکی مستقلی انجام شوند و یک اندام مصنوعی عصبی نسبتا طبیعی ایجاد کنند. این نتایج برای اولین بار اثبات می کنند که ارتباطات مصنوعی مستقیم بین سلول های قشری و عضلات می توانند مسیرهای فیزیولوژیکی منقطع را تصحیح کنند و کنترل ارادی حرکت را به اندام های فلج بازگردانند.

1-مقدمه

آسیب طناب نخاعی، مسیرهای عصبی بین مغز و اندام ها را مختل می کند اما کاری به قشر حرکتی و عضلات ندارد. مطالعات اخیر نشان داده اند که بیماران مبتلا به فلچ چهاراندام می توانند فعالیت نورون ها در ناحیۀ دست قشر حرکتی را حتی چند سال پس از ابتلا به فلج تعدیل کنند [6] و میمون ها می توانند از فعالیت قشری برای کنترل بازوی رباتیک به منظور دستیابی به اهداف استفاده کنند [4] و غذا بخورند....