Studujte mapy složitých svalových vzorů za blikání a pohybem víček

Mrknutí oka se zdá být přirozené a okamžité, ale je to tak? Bez fungujícího víčka může oko suché, podrážděné a nakonec ztratit schopnost jasně vidět.

Nyní tým biomechanických inženýrů UCLA a oftalmologů odhalil nové podrobnosti o svalu, který ovládá blikání, a nabízí cestu k rozvoji protéz podporovaných mrknutí. Publikováno v Sborník Národní akademie vědStudie zjistila, že orbicularis oculi – sval, který ovládá pohyb očních víček – doručuje Složité vzory To se liší podle akce a pohybuje víčko více než jen jednoduchým pohybem nahoru a dolů.

Vědci studovali, jak se tento sval chová odlišně v různých akcích, včetně spontánních blikání, ochranných rychlých uzávěrů a stisknutí pohybů zavřených očí.

„Pohyb víčka je složitější a přesněji ovládán nervový systém Než dříve pochopilo, “uvedl odpovídající autor studie Tyler Clites, odborný asistent mechanického a leteckého inženýrství na UCLA Samueli School of Engineering. Tato úroveň kontroly svalů nebyla nikdy zaznamenána v lidském víčku. Nyní, když máme tyto informace v bohatých detailech, můžeme se posunout vpřed při navrhování neuroprosthes, které pomáhají obnovit přirozenou funkci víček. “

V experimentech s dobrovolníky se vědci podívali na pět různých způsobů, jak se oči zavírají:

• Spontánní blikání: Automatické, nevědomé mrknutí, ke kterému dochází pravidelně, aby se oční promazalo
• Dobrovolné blikání: úmyslné mrknutí, jako když je někdo požádán, aby blikal na příkaz
• Reflexivní blikání: Rychlé, nedobrovolné mrknutí spuštěné, aby chránilo oko před kolizí
• Měkké uzavření: Jemný, pomalý sestup víčka, podobný začátku spánku
• Nucené uzavření: úmyslné stlačení víček pevně zavřená

Pro zaznamenání aktivity v orbicularis oculi s vysokou přesností vložil oční chirurg malé drátěné elektrody do víčka. Vědci pak použili systém zachycení pohybu ke sledování pohybu očních víček v pohybu ultraznow. Tyto nástroje umožnily týmu měřit jemné rozdíly v pohybu očních víček, včetně rychlosti, směru a které části svalu tuto akci zahájily.

„Lidé mohou ztratit schopnost blikat kvůli mrtvici, nádoru, infekci nebo zranění. Stav je v krátkodobém horizontu bolestivý a může poškodit oči natolik, aby způsobily, aby způsobily Ztráta zraku“řekl spoluautor studie Dr. Daniel Rootman, docent oftalmologie na lékařské fakultě Davida Geffen v UCLA a ředitel centra orbitálních nemocí UCLA.„ Víme, že malý elektrický puls může stimulovat orbicularis oculi sval Pohybovat se, ale navrhnout ten, který funguje dobře, byl nepolapitelný. To, co nyní máme, je dobrý plán k takovému zařízení, včetně toho, kde přesně umístit elektrody, jak je na čase a jak silný by měl být puls. Tyto pokyny by mohly pomoci připravit cestu pro vývoj a klinické testování takového zařízení s konečným cílem poskytnout pacientům skutečnou úlevu. ““

S touto základní znalostí biomechaniky víček v ruce mohou vědci nyní pracovat na zdokonalování prototypové neuroprostheze, aby pomohli lidem blikat.

„Pochopení toho, jak víčko funguje, je zásadní pro navrhování přesného stimulačního vzorce pro protézu a také pro diagnostické účely,“ řekl první autor studie Jinyoung Kim, UCLA strojírenství Doktorský student a člen Clitesovy výzkumné skupiny, Anatomické inženýrské skupiny na UCLA. „Jsme více než nadšeni, že můžeme tuto mezeru překlenout a postupovat vpřed, abychom pracovali s pacienty, kteří mají ochrnutí obličeje a pomáhají zlepšovat jejich životy.“