Bionic Arm Taps Ny Del Af Hjernen Til Naturlige Bevægelser

{h1}

En ny protetisk arm kan forbindes til at tappe ind i den del af en persons hjerne, der planlægger bevægelser, før musklerne gør dem, hvilket giver en person en mere jævn kontrol over lemmen.

Mind-kontrollerede proteser har været realiteter i nogle år, men forskere har ikke fundet måder at give de mennesker, der bruger dem samme, jævn motor kontrol, at folk har over deres naturlige lemmer.

Nu siger et team af forskere, at medlemmerne har løst en del af problemet med glat motorstyring ved at forbinde en kunstig lem til en anden del af hjernen. Tidligere designs til sindskontrollerede proteser forbinder det kunstige lem til enten personens motorcortex eller individets premotoriske cortex, som begge oversætter signaler fra hjernen til lemmerne.

Denne gang blev forbindelserne til robotarmen forbundet til en patients bageste parietal cortex, som er placeret på siden af ​​hovedet nær øret.

"Den [posterior parietale cortex] danner de oprindelige planer om at gøre bevægelser", siger Richard Andersen, professor i neurovidenskab ved California Institute of Technology og en af ​​forskerne, der udviklede den nye protese. For eksempel, når en person beslutter sig for at gribe en kaffekop, beskriver den bageste parietale cortex trinene i bevægelse, så motorcortexerne oversætter planen til egentlige signaler, som sendes til bestemte dele af armen.

Forskerne brugte signaler fra den bageste parietale cortex "for at udtrække motivets hensigt," fortalte Andersen WordsSideKick.com. "I stedet for" jeg vil styre musklerne, "kan vi bruge smart robotik til at uddanne de fine detaljer" af den bevægelse en person ønsker at lave.

I en rapport, der blev offentliggjort i 22. maj udgaven af ​​tidsskriftet Science, forklarede forskerne, hvordan de koblede den bageste parietale cortex af en patient, Erik G. Sorto, til en computer, der fungerede som en slags kunstig motorisk cortex. Computeren brugte specifikke signaler fra parietal cortex til at opdage, hvilken slags bevægelse Sorto havde til hensigt at lave, og derefter oversatte det til signaler til robotarm. [Video: Tetraplegic Patient Controls Robotic Limb With His Brain]

I en video fra forskerne brugte Sorto armen til at betjene sig en øl.

At give ham en drink første gang om 10 år, sagde Erik Sorto,

At give ham en drink første gang om 10 år, sagde Erik Sorto, "Projektet har gjort en enorm forskel i mit liv. Det giver mig stor fornøjelse at være en del af løsningen for at forbedre lammede patienters liv. "

Kredit: Spencer Kellis og Christian Klaes / Caltech

Sortos evne til at drikke en bryg kom fra, at signalerne fra parietale cortex fortalte computeren, at den generelle bevægelse af bevægelsen Sorto ville gøre, og computeren kunne udglatte bevægelserne af den kunstige arm, så de lignede dem af en rigtig arm. Andre hjerneforbundne bioniske arme har til formål at dekode motorsignalerne involveret i individuelle bevægelser, såsom at forsøge at hæve en arm ved at forestille sig en individuel muskelkontrahering, men i den nye protese kiggede computeren på hele billedet af, hvad Sorto havde til hensigt at gør - bare "få øl," sagde Andersen.

Sorto kan ikke tage armen hjem og bruge den hver dag lige nu - protesen hviler stadig på et bord i laboratoriet for videre forskning. Men Anderson sagde, at han håber, at forskerne kan få godkendelser, så Sorto kan bruge det uden for laboratoriet.

Andersen arbejder sammen med to andre patienter i USA, som også har proteser, der indbefatter neurale implantater. Man får endda noget feedback fra armen - en følelse af berøring, sagde Andersen. For den nye protese er det ikke klart endnu, hvad en sådan opfattelse kunne "føle" som en bruger, fordi der er mange komponenter, der går ind i en persons opfattelse af sin egen krop. Men det er vigtigt at have sådan feedback for bioniske lemmer at fungere ordentligt. "Hvis du anæstetiserer dine fingre, finder du fin motorstyring svært," sagde han.

Dan Moran, lektor i biomedicinsk teknik ved Washington University i St. Louis, sagde, at han var lidt skeptisk over for, at den nye protese gav en finere motorstyring end allerede udviklede metoder til at forbinde med bioniske arme gennem motor- og premotoriske cortexer.

Men den nye protese var vellykket i, at "de afkodning både baneens bevægelse" og målet for denne bevægelse, sagde Moran, som studerer motorstyring og proteser, men ikke var involveret i den nye forskning. I den nye protese, "hvad er anderledes, er hjerneområdet brugt: [posterior parietal cortex] versus premotorisk," sagde han.

Krishna Shenoy, professor i elektroteknik, der studerer neurale proteser i Stanford, var begejstret for den nye protese. "Dette er helt klart de allerførste optagelser fra [den] bageste parietale cortex hos mennesker i sammenhæng med at kvalificere signalerne til brug i proteser," sagde han. "Det er vigtigt at undersøge mange hjerneområder for potentiel brug i proteser, da forskellige områder måske har forskellige fordele."

"Dette er et glimrende eksempel på denne vigtige biomedicinske videnskabs- og ingeniørforskningsvej i aktion," sagde Shenoy.

Andersen sagde, at han planlægger at fortsætte arbejdet med at raffinere systemet. Et andet trin vil være at give patienten kontrol over individuelle cifre.

Til sidst kan en kombination af teknikker gøre bioniske arme til virkelighed for mange patienter. "[Sorto] blev glædeligt overrasket over forøgelsen af ​​hans livskvalitet," sagde Andersen.

Undersøgelsen fremgår af 22. maj udgaven af ​​tidsskriftet Videnskab.

Følg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oprindeligt udgivet den WordsSideKick.com.


Video Supplement: Can we create new senses for humans? | David Eagleman.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com