Touch-Sensitive Prosthetic Limbs Tag Trin Fremad I Monkey Study

{h1}

Mennesker med kunstige lemmer kunne en dag få sensation of touch genoprettet gennem elektrisk stimulering af hjernen, nye eksperimenter i aber afslører.

Personer med kunstige lemmer kunne en dag få deres følelse af berøring genoprettet gennem elektrisk stimulering af hjernen, nye eksperimenter i aber afslører.

Denne forskning kunne medvirke til at forbedre fingerprotesen af ​​robotproteser, tilføjede efterforskere.

Nylige fremskridt inden for hjernemaskins grænseflader har gjort det muligt for folk at kontrollere robotlemmer ved hjælp af deres sind. Forskere vil dog gerne have proteserne til at genskabe mere end blot bevægelse til patienter - de vil også hjælpe med at genoprette følelsen af ​​berøring. [Octopus Arm til Bionic Eyes: De 5 Strangest Prosthetic Limbs]

"Vores evne til at forstå og manipulere genstande er kritisk afhængig af berøringssignaler fra hånden," sagde studieforfatteren Sliman Bensmaia, en neuroscientist ved University of Chicago. "Uden disse signaler ville vi have problemer med at udføre selv de mest grundlæggende aktiviteter i dagligdagen, som at binde vores sko eller endda dreje en dørknap. Desuden er touch afgørende for følelsesmæssig kommunikation - vi rører ved de mennesker, vi er interesserede i. Endelig er touch meget vigtigt i udførelsesform, ved at gøre vores krop føles som en del af os. "

Monkey hjerne-computer interface

For at komme frem mod berøringsfølsom protese for mennesker eksperimenterede Bensmaia og hans kolleger med rhesusaber, hvis sansesystemer ligner hinanden. De identificerede mønstre af hjerneaktivitet, der opstår, når dyrene manipulerer objekter og med succes udløser disse mønstre kunstigt gennem direkte elektrisk stimulering af deres hjerner.

Det første forsøg fokuserede på aberne, der registrerede, hvor de blev rørt på deres hud. Denne forskning involverede eksperimenter, der integrerede mange stykker af sofistikeret apparat sammen, såsom arrays af elektroder implanteret i aberhjerne og systemer til indsamling af data fra mere end 100 elektroder.

Dyrene blev uddannet til at identificere flere mønstre af pokes på deres fingre. "For eksempel kan vi stikke pegefingeren, så pinkens venstre hånd," forklarede Bensmaia.

Forskerne koblede derefter elektroder til områder af hjernen svarende til hver finger og erstattede nogle af disse pokes med elektriske stimuli leveret til de relevante områder af hjernen. Dyrene reagerede på samme måde som kunstig stimulation som de gjorde for de rigtige pokes - for eksempel hvis deres venstre hånd stod overfor håndfladen og de blev poked på pegefingeren og derefter på pinkiefingeren, ville de have kigget rigtigt, og de opførte sig på samme måde under elektrisk stimulering af deres hjerne.

Forskerne fokuserede derefter på trykfølelsen, udviklede en algoritme, der genererede den passende mængde elektrisk strøm for at fremkalde en følelse af tryk.

"I hjernen producerer lette berøringer små, stærkt lokaliserede aktiveringsmønstre, stærkere berører aktiverer flere neuroner," sagde Bensmaia. "En måde at aktivere flere neuroner på via elektrisk stimulering er at øge strømmen, så vi undersøgte denne fremgangsmåde for at formidle information om kontakttryk."

Apene svarede igen på samme måde, at stimuli føltes gennem deres fingre og gennem kunstige midler - de kigget til venstre eller højre afhængigt af om den første af to berøringer udøvede mere eller mindre pres end den anden. Det er vigtigt at bestemme mængden af ​​tryk, der udøves på objekter, "fordi du skal anvende nok pres på objektet for ikke at tabe det, men ikke så meget, at du knuser det," sagde Bensmaia.

Endelig undersøgte Bensmaia og hans kolleger, hvad der sker, når aberne først rører eller slipper en genstand - det giver en kort, men stærk sprængning af aktivitet i hjernen. Igen fandt forskerne, at disse udbrud af hjerneaktivitet i forbindelse med aberne, der rører eller frigiver genstande, kunne efterlignes ved elektrisk stimulering.

Touch-følsomme proteser

Videnskabsmændene har nu i det væsentlige et sæt instruktioner, de kan indarbejde i robotproteser, for at skabe den grundlæggende følelse af berøring i hjernen. Oprindeligt sagde Bensmaia, at han var "meget skeptisk", ville denne indsats lykkes. [5 Crazy Technologies, der er revolutionerende bioteknologi]

"I betragtning af hvor komplekst hjernen er, og hvor stump et instrument elektrisk stimulering er, troede jeg, at tilgangen var dømt til at mislykkes," sagde Bensmaia.

Fremtidige forsøg vil sigte mod endnu mere komplekse aspekter af touch følelsen.

"I vores eksperimenter hidtil har vi fokuseret på de mest grundlæggende oplysninger til objektmanipulation - oplysninger om kontaktplacering, kontakttryk og kontakt timing," sagde Bensmaia. "Vi får selvfølgelig meget mere information end det, vi har fra vores touch touch. Vi får information om objektform, størrelse og tekstur, vi kan mærke, når noget bevæger sig over vores hud eller glider fra vores forståelse."

Forskerne håber også, at eksperimenter med mennesker kommer fra andre laboratorier.

"Fordelen med at gøre menneskeligt arbejde er, at du kan spørge patienten direkte, hvad de føler," sagde Bensmaia. "I vores eksperimenter måtte vi konkludere, hvad aberne følte af deres præstationer."

Selvom Bensmaia sagde, at forskernes arbejde lagde grunden til menneskelige tests, advarede han prostetik, der genopretter følelsesfølsomhed, sandsynligvis ikke vil være tilgængelig for patienter i årevis.

Forskerne uddybede deres resultater online 15. oktober i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.

Følg os @wordssidekick, Facebook & Google+. Originalartikel på WordsSideKick.com.


Video Supplement: ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011.




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

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com