ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaignประสบความสำเร็จในการรวมไขสันหลังที่ไม่บุบสลายเข้ากับเซลล์กล้ามเนื้อเพื่อสร้าง “ไบโอบอท” ที่เคลื่อนไหวได้ การรวมตัวของกล้ามเนื้อและไขสันหลังทำให้การเคลื่อนไหวของไบโอบอทมีจังหวะการเดินที่เป็นธรรมชาติ โครงสร้างสามมิติที่เลียนแบบส่วนต่างๆ ของร่างกายมนุษย์สามารถใช้เป็นแบบจำลองเพื่อช่วยให้นักวิจัยเข้าใจว่าระบบจริง
ในร่างกายทำงานอย่างไร หรือเพื่อทดสอบการรักษา
หรือยาใหม่ๆ ไบโอบอทรุ่นก่อนหน้าสามารถเคลื่อนไหวได้เมื่อกล้ามเนื้อหดตัว ด้วยไขสันหลัง ไบโอบอทสามารถเคลื่อนไหวตามจังหวะที่เป็นธรรมชาติมากขึ้นบอทเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นสำหรับการเดินในการสร้างหุ่นยนต์ นักวิจัยได้พิมพ์โครงกระดูกขนาดเล็ก 3 มิติซึ่งประกอบด้วยส่วนรองรับสองตัวและสะพานเชื่อมที่ยืดหยุ่นระหว่างพวกมัน จากนั้นจึงเพิ่มเซลล์กล้ามเนื้อไปที่โครงกระดูก ซึ่งเติบโตเป็นวงแหวนของกล้ามเนื้อ
ส่วนที่ยากขึ้นอย่างหนึ่งของงานนี้คือการผสานไขสันหลังของหนูที่ยังไม่บุบสลาย: ก่อนหน้านี้ไม่มีใครสามารถปลูกไขสันหลังของหนูที่ไม่บุบสลายได้เมื่อนำมันออกจากสัตว์แล้ว หลังจากดึงไขสันหลังออกแล้ว นักวิจัยก็เพิ่มมันเข้าไปในโครงกระดูกพร้อมกับเซลล์กล้ามเนื้อ หลังจากผ่านไปหนึ่งสัปดาห์ พวกเขาพบว่ามีรอยต่อระหว่างไขสันหลังและกล้ามเนื้อ รอยต่อเหล่านี้ดูเหมือนเกิดขึ้นเมื่อเซลล์ประสาทเชื่อมต่อกับกล้ามเนื้อในร่างกายมนุษย์ และดูเหมือนจะแสดงว่าเส้นประสาทไขสันหลังและกล้ามเนื้อกำลังสื่อสารกันเพื่อให้กล้ามเนื้อหดตัว นักวิจัยได้เพิ่มกลูตาเมตที่ด้านนอกของไบโอบอท กลูตาเมตเป็นโมเลกุลที่เซลล์ประสาทใช้ในการส่งสัญญาณไปยังเซลล์อื่น และการเพิ่มเข้าไปในไบโอบอททำให้เซลล์กล้ามเนื้อหดตัวตามจังหวะการเดิน เมื่อกลูตาเมตถูกชะล้าง การเคลื่อนไหวก็หยุดลง
ก้าวต่อไปการวิจัยครั้งนี้นับเป็นครั้งแรกที่ไขสันหลัง
ของหนูถูกรวมเข้ากับกล้ามเนื้อเพื่อสร้างระบบประสาทดั้งเดิม นักวิจัยหวังว่าไบโอบอทของพวกเขาจะถูกนำมาใช้ในการศึกษาระบบประสาทส่วนปลาย ซึ่งเป็นส่วนที่ยากของร่างกายที่จะตรวจสอบในสัตว์หรือมนุษย์ที่มีชีวิต ขั้นตอนต่อไปของพวกเขาคือการปรับปรุงการเดินของบอทให้คล้ายกับการเดินปกติ
“การพัฒนาระบบประสาทส่วนปลายในหลอดทดลอง – ไขสันหลัง, ผลพลอยได้และกล้ามเนื้อภายใน – ช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาโรคเกี่ยวกับระบบประสาทเช่น ALS [amyotrophic lateral sclerosis] แบบเรียลไทม์และเข้าถึงส่วนประกอบที่ได้รับผลกระทบได้ง่ายขึ้น” กล่าว Colin Kaufman ผู้เขียนนำของหนังสือพิมพ์ “นอกจากนี้ยังมีอีกหลากหลายวิธีที่เทคโนโลยีนี้สามารถใช้เป็นเครื่องมือฝึกการผ่าตัดได้ ตั้งแต่การทำหน้าที่เป็นหุ่นจำลองที่ทำจากเนื้อเยื่อชีวภาพจริง ไปจนถึงการช่วยทำการผ่าตัดจริงๆ ด้วยตัวมันเอง การใช้งานเหล่านี้สำหรับตอนนี้ในอนาคตอันแสนไกล แต่การรวมวงจรไขสันหลังที่ไม่บุบสลายเป็นก้าวสำคัญไปข้างหน้า”
สองทีมดังกล่าว ซึ่งตั้งอยู่ที่วิทยาลัยแพทยศาสตร์เบย์เลอร์ ( BCM ) และมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลิส ( UCLA ) ได้ทำการทดลองทางคลินิกและทดสอบอุปกรณ์ VCP ชื่อ Orion ซึ่งผลิตโดยSecond Sight Medical Products ผลที่ได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ในวารสารCellแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ Orion เป็นวิธีที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพในการมอบประสบการณ์การมองเห็นแก่ผู้ป่วย
ทีมวิจัยของเรากำลังพยายามทำความเข้าใจวิธี
ทำให้อาสาสมัครสามารถมองเห็นและเลือกปฏิบัติระหว่างรูปแบบการมองเห็น เช่น วัตถุหรือตัวอักษรธรรมดาๆ ได้อย่างไร การค้นพบที่สำคัญของเราคือ เราสามารถสื่อสารรูปแบบการมองเห็นไปยังหัวข้อได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น หากเราใช้โปรโตคอลการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าแบบไดนามิก” William Boskingผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านศัลยกรรมประสาทที่ BCM กล่าว ผู้ร่วมเขียนบทความกับDaniel Yoshorผู้ เขียนอาวุโส ศัลยกรรมประสาทที่ BCM
พูดง่ายๆ ก็คือ แทนที่จะรักษาอิเล็กโทรดบนอาร์เรย์ เช่น พิกเซลในจอแสดงผลวิดีโอ และส่งระดับปัจจุบันต่างๆ ไปยังอิเล็กโทรดทั้งหมดในคราวเดียวเพื่อพยายามถ่ายทอดรูปแบบหรือรูปร่างเฉพาะไปยังผู้ป่วย อุปกรณ์จะกระตุ้นแทน เฉพาะอิเล็กโทรดที่ร่างรูปร่างที่พยายามจะสื่อ และกระตุ้นพวกมันในลำดับไดนามิกอย่างรวดเร็ว
“สิ่งนี้คล้ายกับวิธีที่คุณจะแกะจดหมายบนฝ่ามือหรือปลายแขนของใครบางคน หากคุณพยายามส่งจดหมายถึงพวกเขาด้วยการสัมผัส” Bosking อธิบาย “เราพบว่าการใช้กิจกรรมแบบไดนามิกนี้ทั่วทั้งคอร์เทกซ์การมองเห็นช่วยให้อาสาสมัครรับรู้และเลือกปฏิบัติตัวอักษรได้อย่างน่าเชื่อถือ”
ภาพฉากระบบ Orion VCP ประกอบด้วยกล้องซึ่งจับภาพของฉากที่มองเห็นได้ต่อหน้าผู้ป่วย หน่วยประมวลผลภาพที่วัตถุสวมบนเข็มขัดของพวกเขา และทำการกรองภาพของกล้องบางส่วน และเครื่องส่งที่สวมใส่บน ชุดหูฟังที่ส่งข้อมูลไร้สายและพลังงานไปยังขดลวดรับสัญญาณที่ฝังอยู่ใต้ผิวหนัง นอกจากนี้ยังมีวงจรสำหรับจัดการการแปลงสัญญาณขั้นสุดท้ายเป็นกระแสเพื่อส่งไปยังอิเล็กโทรด เช่นเดียวกับอาร์เรย์ของอิเล็กโทรด ซึ่งประกอบด้วยแผ่นยืดหยุ่นที่มีอิเล็กโทรดฝังอยู่ 60 ตัวที่วางอยู่บนพื้นผิวของคอร์เทกซ์การมองเห็น
“ทีมวิจัยของเรามุ่งเน้นที่การทำความเข้าใจวิธีการใช้อิเล็กโทรดที่ฝังเพื่อสร้างประสบการณ์การมองเห็นที่ดีที่สุดสำหรับผู้ป่วย ในกรณีนี้ Second Sight เป็นผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ และเรากำลังพยายามทำความเข้าใจวิธีการใช้ฮาร์ดแวร์นั้นให้ดีที่สุดเพื่อให้ผู้ป่วยมองเห็นและเลือกปฏิบัติในรูปแบบภาพ” Bosking กล่าว
Bosking ตั้งข้อสังเกตว่าด้วยการทดสอบ VCP ในอดีต ผู้ทดสอบมองไม่เห็นหรือรับรู้รูปแบบภาพที่เชื่อมโยงกัน แทนที่จะเห็นแสงเป็นก้อนต่อหน้าพวกเขาในสถานที่ต่างๆ “โปรโตคอลการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าใหม่ของเรา … สร้างการรับรู้ที่สัมพันธ์กันมากขึ้นของรูปแบบการมองเห็น และส่งกระแสไฟไปยังสมองน้อยลง” เขากล่าวเสริม
เมื่อมองไปข้างหน้า ทีมงานหวังว่าจะทดสอบโปรโตคอลการกระตุ้นใน VCP ที่มีอิเล็กโทรดฝังจำนวนมากขึ้น ซึ่งต่างจาก 60 อันที่ใช้ในอุปกรณ์ปัจจุบัน นักวิจัยยังต้องการทำงานร่วมกับผู้เชี่ยวชาญด้านการมองเห็นด้วยคอมพิวเตอร์ วิศวกร และนักประสาทวิทยาด้านการมองเห็น เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพอัลกอริธึมที่สามารถใช้แปลงภาพจากกล้องเป็นลำดับการกระตุ้นแบบไดนามิก ซึ่งสามารถถ่ายทอดภาพฉากทั้งหมดไปยังผู้ป่วยได้
Credit : greenteagallery.net hassegawa.net hdpaperwall.net henryxp.net hotelsnearheathrowairport.net
