Можно ли имитировать двустороннюю связь между мозгом и конечностью?

Мышцы человека контролируются потенциалами действия, которые проходят по нервам. Ниже представлено изображение последовательности потенциалов действия, которые мозг расшифровывает в ощущение или интерпретирует группа мышц как команду.

Меня интересует, можно ли записать такую ​​последовательность потенциала действия, а затем «воспроизвести» ее для этого человека. Например, человек двигает ногой, производится запись потенциалов действия. Можно ли передать такую ​​запись обратно в нервы, чтобы создать иллюзию движения или повторить движение мышц?

потенциалы действия

Ответы (1)

Краткий ответ
Имитация потенциалов действия возможна, но не самый практичный подход.

В целом
, стимуляция нервных тканей происходит путем размещения электродов вблизи ткани-мишени и подачи коротких импульсов тока, например , с помощью кардиостимуляторов, кохлеарных имплантатов, имплантатов сетчатки (Rao & Chiao, 2015) , а также мышечных стимуляторов .

Длительная электрическая стимуляция тканей у человека осуществляется с помощью двухфазных импульсов, так что одна фаза меняет направление тока, инжектируемого другой. Такие альтернативные токовые стимулы называются импульсами со сбалансированным зарядом и используются, потому что стимуляция постоянным током (DC) может повредить нервные ткани (Bahmer & Baumann, 2013) . Для животных и кратковременных применений могут применяться другие асимметричные и несбалансированные формы импульсов.

Во-вторых, внешние электрические раздражители индуцируют электрические поля, так что нейроны деполяризуются и начинают запускать свои собственные потенциалы действия. Поэтому имитация потенциалов действия не имеет особого смысла. Это более простой подход — активировать систему извне и позволить вещам развиваться физиологически после этого, чтобы поддерживать нормальную обработку нейронов.

Но, конечно, в конце концов вы можете воткнуть игольчатый электрод внутрь нейрона и попытаться имитировать изменения напряжения с течением времени, как в последовательности потенциалов действия, например, с помощью методов фиксации напряжения . Тем не менее, я бы предпочел придерживаться самых современных приложений и применять внешние двухфазные последовательности импульсов, а детали оставить на усмотрение нейронной ткани.

Ссылки
- Bahmer & Baumann, Hear Res (2013); 306 : 123-30
- Рао и Чиао, IEEE Microwave Magazine (2015); 16 (2): 54-64

Я бы добавил, что в настоящее время абсолютно невозможно поддерживать внутриклеточную запись в течение длительного периода времени, не находясь в полной неподвижности. Внеклеточная стимуляция во много раз более практична.
@BryanKrause - Вы абсолютно правы. Но я бы предпочел не включать это в ответ, поскольку хроническая стимуляция на самом деле не является предметом вопроса.
Можно ли имитировать двустороннюю связь между мозгом и конечностью?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v