EEG-Kappe hilft gelähmten Patienten

Für einen Menschen mit fortgeschrittener Lou-Gehrig-Krankheit kann die Kommunikation eine enorme Herausforderung sein. Patienten mit dieser progressiven neuromuskulären Erkrankung, auch bekannt als Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), können gut denken, aber sie verlieren allmählich ihre Fähigkeit, sich zu bewegen, zu sprechen und zu atmen. Jetzt hilft ein nichtinvasives Gerät, das Gehirnwellen erkennt, diesen Patienten bei der Interaktion mit der Welt.

Das Gerät besteht aus einer Kappe, die mit Elektroden verdrahtet ist, um die vom Gehirn kommenden elektrischen Signale aufzuzeichnen. Die Kappe ist mit einem Verstärker verbunden, der wiederum mit einem Computer verbunden ist, der die elektrischen Signale verarbeitet. Das Setup ermöglicht es einem Patienten, auf die auf einem Computerbildschirm angezeigten Optionen zu klicken, indem er nur daran denkt.

Der Bildschirm zeigt eine Matrix von Symbolen an, die beispielsweise die Umgebung, persönlichen Komfort oder Textverarbeitung darstellen. Die Zeilen der Matrix werden in zufälliger Reihenfolge hervorgehoben; Wenn die Zeile mit dem gewünschten Element markiert ist, sendet das Gehirn des Benutzers ein charakteristisches Gehirnwellenmuster aus, das der Computer erkennen kann.



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Der Benutzer kann auf diese Weise durch verschiedene Menüs blättern und beispielsweise Umgebung, dann Raumtemperatur und dann wärmer auswählen. Patienten verwenden eine ähnliche Matrix aus Buchstaben und Zahlen, um E-Mails zu verfassen. Wissenschaftler sagen, dass das Gerät für Patienten mit weitreichendem Verlust der Muskelkontrolle nützlich sein könnte, wie beispielsweise Patienten mit ALS, Rückenmarksverletzungen, Schlaganfällen oder Zerebralparese.

Das EEG-basierte System, das die Gehirnaktivität mithilfe von Elektroenzephalogrammen aufzeichnet, hat in Labortests beachtliche Erfolge erzielt. Aber jetzt sagen Jonathan Wolpaw und Kollegen vom Wadsworth Center, einem Teil des New York State Department of Health, dass sie beabsichtigen, die Technologie den Patienten in ihren Häusern zur Verfügung zu stellen. Sie haben eine vereinfachte Version des Geräts entwickelt und starten eine kleine Heimstudie mit schwerbehinderten Patienten, beispielsweise mit fortgeschrittener ALS.

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So etwas könnte die Lebensqualität von Menschen mit ALS und ihren Familien enorm verbessern, sagt Jennifer Brand, Direktorin für Patientendienste bei der ALS Association, einer kalifornischen Patientenvertretungsgruppe.

Patienten mit schweren neuromuskulären Erkrankungen oder Rückenmarksverletzungen können manchmal über Systeme kommunizieren, die kleine Muskelbewegungen erkennen, wie z. B. ein Zucken der Augenbrauen oder Augenbewegungen. Aber nach und nach verlieren manche Menschen die Fähigkeit, selbst den kleinsten Muskel zu kontrollieren. Derzeit sind die Möglichkeiten für eingeschlossene Patienten äußerst begrenzt, sagt Joseph J. Pancrazio, ein Programmdirektor am National Institute of Neurological Disorder and Stroke, der die Neuroprothetik-Forschung beaufsichtigt. Es gibt augenzwinkernde Schnittstellen, aber ich denke, wir werden feststellen, dass die BCI-Ansätze (Gehirn-Computer-Schnittstelle) einfacher und schneller zu verwenden sind.

Roberta Miller, eine Hausärztin in New York, die mit immobilisierten Patienten arbeitet, hat mehrere ihrer Patienten das Gerät im Rahmen von Labortests ausprobieren lassen. Sie sind begeistert und hoffnungsvoll von der Technologie und hoffen, dass sie für sie bereitsteht, wenn sie sie brauchen.

Ein ALS-Patient, ein biomedizinischer Wissenschaftler in Delaware, hat bereits damit begonnen, das System bei sich zu Hause zu testen. In einer E-Mail, die er mit dem Gerät schrieb, sagte er: [Die Gehirn-Computer-Schnittstelle] hat meine Lebensqualität sofort verbessert. Ich konnte mein optisches Eingabegerät nicht mehr verwenden. Vier bis sechs Stunden am Tag nutzt er das System, um E-Mails zu versenden und andere Aufgaben zu erledigen, und wird es später zum Verfassen wissenschaftlicher Manuskripte verwenden.

Das Team von Wolpaw wählt nun mehr Patienten aus, um die neue, vereinfachte Version des Geräts zu testen, das das Wadsworth Center in Zusammenarbeit mit Cambridge Consultants, einem Produktentwicklungsunternehmen mit Sitz in Boston und Großbritannien, entwickelt hat. Anfangs hatte die Software 10.000 verschiedene Parameter. Aber wenn eine Pflegekraft mit einer Software mit 10.000 Parametern konfrontiert wird, kann sie frustriert sein und weggehen, sagt Mark Manasas, der den Teil des Projekts von Cambridge Consultants leitet. Wir möchten, dass Menschen mit minimalen Computerkenntnissen dies mit ein paar Mausklicks zum Laufen bringen können.

Das Team hat auch die EEG-Kappe neu gestaltet, um die Verwendung zu vereinfachen. Die meisten in der Forschung verwendeten EEG-Hauben müssen von einem Techniker speziell an einem Probanden angebracht werden, um zuverlässige Aufzeichnungen zu ermöglichen. Aber die neue Mütze lässt sich einmal individuell anpassen, dann jeden Tag tragen und liefert dennoch verlässliche Messwerte.

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Die Wissenschaftler werden die Ergebnisse der aktuellen Studie verwenden, um genau herauszufinden, was Patienten wollen und wie sie das System verwenden. Sie hoffen schließlich, eine kleine, tragbare Version der Technologie zu entwickeln, die weniger als 3.000 US-Dollar kostet und von der Krankenversicherung abgedeckt wird.

Das Gerät von Wolpaw ist eine von mehreren Technologien, die sich in der Entwicklung befinden, um Menschen mit neurodegenerativen Erkrankungen oder Rückenmarksverletzungen bei der Verwendung von Computern oder sogar Roboterarmen zu helfen. Viele dieser Geräte sind jedoch invasiv und erfordern eine implantierte Elektrode, um elektrische Signale aufzuzeichnen oder zu übertragen. Obwohl implantierte Geräte letztendlich ein breiteres Leistungsspektrum bieten, stellen sie ein größeres Risiko für Patienten dar und sind schwieriger für eine breite Anwendung zu entwickeln. Das Feld ist in den letzten fünf Jahren wirklich explodiert, aber jetzt muss der Fokus darauf liegen, zu zeigen, dass es etwas Gutes bewirken kann, sagt Wolpaw. Es gab viele Laborerfolge, aber in Bezug auf die Bereitstellung von Dingen, die sie nutzen und von denen sie profitieren können, ist dies noch nicht geschehen.

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