દર વર્ષે, ઉત્તર અમેરિકામાં 10 લાખથી વધુ લોકો કરોડરજ્જુની ઈજા (SCI) ના કોઈ પ્રકારનો ભોગ બને છે, જે દર્દીઓની સારવાર અને પુનર્વસન માટે $7 બિલિયનથી વધુના વાર્ષિક ખર્ચ સાથે. ફાર્માકોલોજી, સ્ટેમ સેલ ટેક્નોલોજી, ન્યુરોમોડ્યુલેશન અને બાહ્ય પ્રોસ્થેટિક્સમાં એડવાન્સિસ સહિત, તબીબી સમુદાયે પાછલી ક્વાર્ટર-સદીમાં લકવોની અસરોને દૂર કરવા તરફ અવિશ્વસનીય લાભો મેળવ્યા છે. કરોડરજ્જુની વિદ્યુત ઉત્તેજના પહેલાથી જ ખાસ કરીને આશાસ્પદ પરિણામો દર્શાવે છે જેમાં કરોડરજ્જુની ઇજાવાળા દર્દીઓને પુનઃસ્થાપિત કરવામાં મદદ મળે છે, માત્ર હાથપગના કાર્યમાં જ નહીં પણ સ્પેસ્ટીસીટી, મૂત્રાશય અને બ્લડ પ્રેશર નિયંત્રણમાં પણ સુધારો થાય છે. હવે, માં પ્રકાશિત થયેલા એક અભ્યાસમાં કુદરત મંગળવારે, SCI થેરાપી સ્ટાર્ટઅપ ઓનવર્ડ મેડિકલે જાહેરાત કરી હતી કે તેણે પ્રી-પેરાપ્લેજિક વ્યક્તિના ચાલવાની ગતિમાં સુધારો કરવામાં મદદ કરી છે ઇમ્પ્લાન્ટેબલ બ્રેઇન કોમ્પ્યુટર ઇન્ટરફેસ (BCI) અને નવલકથા “ડિજિટલ બ્રિજ” જ્યાં કરોડરજ્જુ ભાંગી હતી તે જગ્યાને ખેંચે છે.
અમે ફંક્શનલ ઇલેક્ટ્રિકલ સ્ટીમ્યુલેશન (FES) તરીકે ઓળખાતી પ્રક્રિયામાં વર્ષોથી તેમના શારીરિક પુનર્વસનના ભાગરૂપે ઓછા-વોલ્ટેજના આંચકાવાળા પેરાપ્લેજિક દર્દીઓની કરોડરજ્જુને ઝાપટીએ છીએ. ઇલેક્ટ્રોડ્સને ઉત્તેજિત કરવાના હેતુથી ચેતાઓ પર સીધા મૂકવામાં આવે છે – બાહ્ય રીતે તેમના પોતાના અવરોધિત ચેતા માર્ગોને બાયપાસ કરીને – અને, જ્યારે સક્રિય થાય છે, ત્યારે નીચેની ચેતાને આગ લાગે છે અને તેમના સ્નાયુઓ સંકોચાય છે. સંશોધકોએ આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કેટલાક દર્દીઓમાં હાથ અને હાથની હિલચાલને પુનઃસ્થાપિત કરવા, અન્યમાં ઊભા રહેવાની અને ચાલવાની ક્ષમતા અને કેટલાક નસીબદાર લોકો માટે, એક્ઝોસ્યુટ માટે કર્યો છે! પરિણામી અંગની ગતિ જોકે નિશ્ચિતપણે અસ્પષ્ટ હતી, જેના પરિણામે હાથની ભારે હિલચાલ અને ચાલતી ચાલ વધુ સમાન હતી.
એપિડ્યુરલ ઇલેક્ટ્રિકલ સ્ટીમ્યુલેશનમાં અગાઉના વધુ સંશોધનોએ દર્શાવ્યું હતું કે તે પીઠના નીચેના ભાગમાં ચેતાને નિશાન બનાવવામાં અસરકારક છે જેનો ઉપયોગ પગના સ્નાયુઓને ટ્રિગર કરવા માટે થઈ શકે છે. પરંતુ તે સમયે થેરાપી પહેરી શકાય તેવા મોશન સેન્સરની જરૂરિયાત અને “સહભાગીઓની… બદલાતા ભૂપ્રદેશ અને વધઘટની માંગને અનુરૂપ પગની હિલચાલને અનુકૂલિત કરવાની મર્યાદિત ક્ષમતાને કારણે આડે આવી હતી.” મંગળવારના અભ્યાસમાં “ડિજિટલ બ્રિજ” નો સમાવેશ કરીને તે મુદ્દાને સંબોધવામાં આવ્યો. “મગજની કમાન્ડ ઇમ્પલ્સને મોનિટર કરવા અને તેમને વાયરલેસ રીતે અને વાસ્તવિક સમયમાં દર્દીની પીઠના નીચેના ભાગમાં રોપાયેલા ઉત્તેજના પેકમાં ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે.
SCI પછી ઉપલા હાથપગના નિયંત્રણ અને કાર્યને સુધારવામાં મદદ કરવા માટે ક્લિનિશિયનોએ એક દાયકાના વધુ સારા ભાગ માટે આ સિસ્ટમોનો ઉપયોગ કર્યો છે – આગળની પોતાની ARC X સિસ્ટમ તે જ કરવા માટે રચાયેલ છે – જો કે આ અભ્યાસ હેન્ડ-ફૂટેડ નીચેના સિદ્ધાંતોને લાગુ કરનાર પ્રથમ હતો.
આગળનો દર્દી 38 વર્ષનો માણસ હતો જેને એક દાયકા અગાઉ “અપૂર્ણ સર્વાઇકલ (C5/C6) કરોડરજ્જુની ઇજા” થઈ હતી અને “કરોડરજ્જુના લક્ષિત એપિડ્યુરલ ઇલેક્ટ્રિકલ સ્ટીમ્યુલેશન” સાથે પાંચ મહિનાના ન્યુરોહેબિલિટેશન પ્રોગ્રામમાંથી પસાર થઈ રહ્યો હતો. પસાર થઈ હતી 2017 માં. “આ પ્રોગ્રામે તેમને ફ્રન્ટ-વ્હીલ વોકરની મદદથી પગલું ભરવાની ક્ષમતા પુનઃ પ્રાપ્ત કરવામાં સક્ષમ બનાવ્યું,” સંશોધન ટીમે નોંધ્યું. કુદરત અભ્યાસ. “લગભગ ત્રણ વર્ષ સુધી, ઘરે-ઘરે ઉત્તેજનાનો સતત ઉપયોગ કરવા છતાં, તે ન્યુરોલોજીકલ પુનઃપ્રાપ્તિ ઉચ્ચ સ્તર પર પહોંચી ગયો હતો.”
EX ઉપરાંત, ઑનવર્ડ મેડિકલે એઆરસી IM પણ વિકસાવ્યું છે, જે આંતરિક રીતે માઉન્ટ થયેલ ઇલેક્ટ્રોસ્ટીમ્યુલેશન થેરાપી છે. કંપનીના જણાવ્યા મુજબ, તે SCI દર્દીઓના બ્લડ પ્રેશર નિયમનને સુધારવામાં મદદ કરવા માટે “ડોર્સલ મૂળને ઉત્તેજીત કરવા માટે કરોડરજ્જુ સાથે પ્લેસમેન્ટ માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે”. મંગળવારના અભ્યાસમાં ઉપયોગમાં લેવાતી સિસ્ટમમાં ARC IMનો આધાર તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો અને તેને WIMAGINE મગજના કમ્પ્યુટર ઇન્ટરફેસ સાથે લિંક કર્યો હતો.
આગળ ટીમે પહેલા દર્દીની ખોપરીની અંદર BCI સ્થાપિત કરવાનું હતું. તકનીકી રીતે, તે 64-લીડ ઇલેક્ટ્રોડ પ્રત્યારોપણની જોડી હતી, દરેક 50-મિલીમીટર ગોળાકાર આકારના ટાઇટેનિયમ કેસમાં બંધાયેલ છે જે ખોપરી સાથે ફ્લશ બેસે છે. “ડ્રાઈવને ચાલુ રાખવા માટે પૂરતું રિઝોલ્યુશન ઓફર કરતી વખતે Vimagine અન્ય વિકલ્પો કરતાં ઓછી આક્રમક છે,” ડેવ માર્વરે, OnwardMedical ના CEO, ઈમેલ દ્વારા જણાવ્યું હતું. “તેમાં પાંચ વર્ષનો ડેટા પણ છે જે ઉત્પાદિત સંકેતોની સ્પષ્ટતામાં સ્થિરતા દર્શાવે છે.”
બે બાહ્ય એન્ટેના ખોપરી પર બેસે છે, પ્રથમ ઇન્ડક્ટિવ કપલિંગ દ્વારા ઇમ્પ્લાન્ટને પાવર પ્રદાન કરે છે, બીજો ડીકોડિંગ અને પ્રોસેસિંગ માટે પોર્ટેબલ બેઝ સ્ટેશન પર સિગ્નલને અલગ કરે છે. પ્રોસેસ્ડ સિગ્નલ પછી દર્દીના જંઘામૂળ વિસ્તારની ઉપર બેઠેલા એક્ટિવા આરસી ઇમ્પ્લાન્ટેબલ પલ્સ જનરેટરમાં વાયરલેસ રીતે પ્રસારિત થાય છે, જ્યાં 16 વધુ પ્રત્યારોપણ કરેલા ઇલેક્ટ્રોડ તેમના પગને ખસેડવા માટે યોગ્ય ચેતા જૂથોને આંચકો આપે છે. તેઓ સાથે મળીને પ્રતિ ફોરવર્ડ બ્રેઈન સ્પાઈન ઈન્ટરફેસ (BSI) સિસ્ટમ બનાવે છે.
સમગ્ર સેટઅપ દર્દી દ્વારા સ્વતંત્ર રીતે ઉપયોગમાં લેવા માટે રચાયેલ છે. આસિસ્ટીંગ વોકર્સમાં તમામ BSI બિટ્સ અને ટુકડાઓ હોય છે, જ્યારે ટેક્ટાઈલ ફીડબેક ઈન્ટરફેસ તેમને હેડસેટને યોગ્ય રીતે સ્થિત કરવામાં અને અનુમાન અલ્ગોરિધમ્સને માપાંકિત કરવામાં મદદ કરે છે.
BCI અને પલ્સ જનરેટર એકસાથે એકીકૃત રીતે કામ કરે તે માટે, ઑનવર્ડે “Aksenova/Markov-switching multilinear algorithm નો લાભ લીધો જે ECOG સિગ્નલને એપિડ્યુરલ ઇલેક્ટ્રિકલ સ્ટીમ્યુલેશન પેરામીટર્સના નિયંત્રણ સાથે જોડે છે,” જે પાછળની દૃષ્ટિએ ખૂબ જ આશાસ્પદ છે. સ્પષ્ટ લાગે છે. મૂળભૂત રીતે, આ અલ્ગોરિધમ બે બાબતોની આગાહી કરે છે: દર્દી સંકેતોના આધારે ચોક્કસ સાંધાને ખસેડવાનો ઇરાદો ધરાવે છે તેવી સંભાવના અને તે અનુમાનિત ઇચ્છિત હિલચાલનું કંપનવિસ્તાર અને દિશા બંને. તે અનુમાનો પછી એનાલોગ કંટ્રોલરમાં ડમ્પ કરવામાં આવે છે જે તેમને કોડ આદેશોમાં અનુવાદ કરે છે જે બદલામાં, દર 300 મિલીસેકન્ડે પલ્સ જનરેટરને સાયકલ કરે છે. એકંદરે, દર્દી વિચારે છે કે “મારે ત્યાં ચાલવું જોઈએ,” અને તે વિચારોને ડીકોડ કરતી સિસ્ટમ વચ્ચેની વિલંબ માત્ર 1.1 સેકન્ડ છે.
દર્દી માટે સિસ્ટમનું માપાંકન એ સમાન ઝડપી પ્રક્રિયા સાબિત થઈ. દર્દીએ પ્રયાસ કર્યાની પ્રથમ બે મિનિટમાં તેના પગને સ્વિંગ કરવા માટે પૂરતો ટોર્ક જનરેટ કરવા માટે તેના હિપ્સના સ્નાયુઓને યોગ્ય રીતે “સક્રિય” કરવાની રીત શોધી કાઢી હતી — અને તે 97 ટકા ચોકસાઈ સાથે કર્યું હતું. પુનર્વસવાટ દરમિયાન, દર્દી તેના પગ (હિપ, ઘૂંટણ અને પગની ઘૂંટી) માં દરેક સાંધાની હિલચાલ પર લગભગ 75 ટકાની સરેરાશ ચોકસાઈ સાથે ફરીથી નિયંત્રણ મેળવવામાં વ્યવસ્થાપિત થયો (જેમાં BSI દર્દીનો ઇરાદો હતો તે બરાબર કર્યું).
“કેલિબ્રેશનના માત્ર 5 મિનિટ પછી, BSI એ હિપ ફ્લેક્સર સ્નાયુ પ્રવૃત્તિ પર સતત નિયંત્રણને સમર્થન આપ્યું,” ટીમે ચાલુ રાખ્યું, “જેનાથી સહભાગીઓને BSI વિનાના પ્રયત્નોની તુલનામાં સ્નાયુઓની પ્રવૃત્તિમાં પાંચ ગણો વધારો હાંસલ કરવામાં સક્ષમ થયો.” કમનસીબે, તે લાભો નાશ પામ્યા હતા. તરત જ BCI બંધ થઈ ગયું, તરત જ આગળ વધવાની ક્ષમતા ગુમાવી દીધી, તેમણે સમજાવ્યું. “બીએસઆઈ ફરી ચાલુ થતાંની સાથે જ દોડવાનું ફરી શરૂ થયું.”
આ પ્રક્રિયાને કારણે દર્દી આગળના પૈડાવાળા ફ્રેમ વૉકરથી ક્રૅચ સુધી ચાલવાથી સ્નાતક થવામાં સક્ષમ હતો એટલું જ નહીં — તેમની ચાલવાની ગતિમાં પણ નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે. ધ ઑનવર્ડ ટીમે લખ્યું, “એકલા ઉત્તેજનાની સરખામણીમાં, BSI એ ચાલવાની વિશેષતાઓ સાથે ચાલવામાં સક્ષમ કર્યું જે તંદુરસ્ત વ્યક્તિઓમાં પ્રમાણિત લોકોની નજીક હતી.” દર્દી તેની ક્રેચના ટેકા વિના મોકળો ભૂપ્રદેશ પાર કરવા માટે પણ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરી શક્યો હતો, એક પરાક્રમ જે હજુ પણ ઘણા બાયપેડલ રોબોટ્સ માટે નિયમિતપણે જોખમી સાબિત થાય છે.
કુલ મળીને, દર્દીએ BCI સાથે 40 પુનર્વસન સત્રો પસાર કર્યા – BCI-સક્ષમ સંતુલન, વૉકિંગ અને હલનચલન કસરતો સાથે પ્રમાણભૂત ફિઝિયો-પુનઃવસનનું મિશ્રણ. દર્દીએ તેમના સંવેદનાત્મક (લાઇટ ટચ) સ્કોરમાં મધ્યમ વધારો જોયો પરંતુ તેમના WISCI II સ્કોરમાં 10-પોઇન્ટનો જંગી વધારો થયો. WISCI II એ કરોડરજ્જુની ઇજા માટે વૉકિંગ ઇન્ડેક્સ છે, એક 21-પોઇન્ટ સ્કેલ જે દર્દીની એમ્બ્યુલેટરી ક્ષમતા 20 થી માપે છે, “શૂન્ય સહાયતા સાથે ખસેડી શકે છે,” 0 થી નીચે “બેડબાઉન્ડ.” આ થેરાપીની મદદથી આગામી દર્દી 6 થી 16 વર્ષનો થયો.
“સહભાગી અગાઉ કરોડરજ્જુના ઉત્તેજનનો ઉપયોગ કરીને સઘન પુનર્વસન પછી પુનઃપ્રાપ્તિના ઉચ્ચ સ્તરે પહોંચ્યો હોવાથી, તે માનવું વાજબી છે કે BSI એ ન્યુરોનલ પાથવેનું પુનર્ગઠન શરૂ કર્યું જે વધારાની ન્યુરોલોજીકલ પુનઃપ્રાપ્તિ માટે જવાબદાર હતું,” આગળની ટીમે લખ્યું. “આ પરિણામો સૂચવે છે કે મગજ અને કરોડરજ્જુ વચ્ચે સતત જોડાણ સ્થાપિત કરવાથી અવશેષ ચેતાકોષીય માર્ગોના પુનર્ગઠનને પ્રોત્સાહન મળે છે જે આ બે પ્રદેશોને સામાન્ય શરીરવિજ્ઞાન હેઠળ જોડે છે.”
જ્યારે પરિણામો આશાસ્પદ છે, ત્યારે ઘણું કામ કરવાનું બાકી છે. આગળની ટીમ એવી દલીલ કરે છે કે ભાવિ પુનરાવૃત્તિઓ માટે “બેઝ સ્ટેશન, કમ્પ્યુટિંગ એકમ અને ધ્યાન કેન્દ્રિત એન્ટેનાનું લઘુત્તમકરણ,” ઝડપી ડેટા થ્રુપુટ, “બહુમુખી ઉત્તેજના પરિમાણો, પહેરવા યોગ્ય કમ્પ્યુટિંગ એકમમાંથી ડાયરેક્ટ વાયરલેસ નિયંત્રણ” અને “સિંગલ લો-પાવર ઇન્ટિગ્રેટેડ” જરૂરી છે. સર્કિટ” સ્વ-કેલિબ્રેશન ક્ષમતા સાથે ન્યુરોમોર્ફિક પ્રોસેસરને એમ્બેડ કરવું જે સ્વાયત્ત રીતે કોર્ટિકલ પ્રવૃત્તિને ઉત્તેજના કાર્યક્રમોના અપડેટ્સમાં અનુવાદિત કરે છે.
ભયાવહ તકનીકી પડકારો હોવા છતાં,” BCI સિસ્ટમનું મંગળવારના લેખમાં વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે કુદરત પાંચથી સાત વર્ષમાં પબ્લિશિંગ માર્કેટ સુધી પહોંચી શકે છે,” માર્વેલની આગાહી હતી. “તે શક્ય અને વાસ્તવિક છે કે BCI-વૃદ્ધ કરોડરજ્જુ ઉત્તેજના ઉપચાર દાયકાના અંત સુધીમાં બજારમાં આવશે.”
આ લેખ મૂળરૂપે Engadget પર https://www.engadget.com/swiss-researchers-help-a-spinal-injury-patient-to-walk-more-naturally-using-a-wireless-bci-151542965.html પર દેખાયો હતો. પર દેખાયા ?src=rss