Εμφύτευμα εγκεφάλου ελέγχει ρομποτικό βραχίονα – με τη δύναμη της σκέψης

Brain implant controls robotic arm – with the power of thought

 

Powered by Guardian.co.ukΑυτό το άρθρο με τίτλο “Εμφύτευμα εγκεφάλου ελέγχει ρομποτικό βραχίονα – με τη δύναμη της σκέψης” γράφτηκε από Hannah Devlin, επιστήμη ανταποκριτής, για την εφημερίδα The Guardian, την Πέμπτη 21 του Μάη 2015 18.31 UTC

Erik Χτισμένο, 34-χρονος Αμερικανός, δεν ήταν σε θέση να κινηθούν τα χέρια ή τα πόδια του για περισσότερο από μια δεκαετία, δεδομένου ότι ένα τραύμα από σφαίρα τον άφησε παράλυτο από το λαιμό και κάτω. Ακόμη και τώρα, χάνει τα μικρά πράγματα.

"Θέλω να είμαι σε θέση να πιει το δικό μου μπύρα – να είναι σε θέση να πάρετε ένα ποτό στο δικό μου ρυθμό, όταν θέλω να πάρω μια γουλιά από την μπύρα μου και να μην χρειαστεί να ζητήσετε από κάποιον να το δώσει σε μένα,"Είπε. «Μου λείπει πραγματικά ότι η ανεξαρτησία του.»

Sorto ήταν πρόσφατα σε θέση να εκπληρώσει το στόχο αυτό, όταν έγινε ο πρώτος άνθρωπος στον κόσμο που έχει μια συσκευή νευρο-προσθετικής εμφυτεύονται σε μια περιοχή του εγκεφάλου όπου οι προθέσεις γίνονται.

Ακριβώς με το σκέφτομαι, Sorto ήταν σε θέση να ελέγξει ένα ρομποτικό βραχίονα για να πιει από ένα μπουκάλι χρησιμοποιώντας ένα καλαμάκι, εκτελέσει μια ομαλή χέρι-ανακίνηση χειρονομία, και ακόμη και να παίξετε "ροκ, χαρτί, ψαλίδι".

Περιγράφει φέρει σε θέση να ελέγχουν άμεσα το ρομποτικό βραχίονα σαν «μια εμπειρία out-of-body".

«Ήθελα απλά να τρέχουν γύρω και high-five όλους,", Είπε μετά την εργαστηριακή δοκιμή.

η εκ των προτέρων, που θολώνει τα όρια μεταξύ ανθρώπου και μηχανής, αυξάνει την προοπτική των ασθενών με κακώσεις νωτιαίου μυελού είναι σε θέση να ελέγχει απρόσκοπτα ρομποτικών άκρων ή ακόμα και ολόκληρο το σώμα ταιριάζει στο μέλλον.

Προηγουμένως, οι επιστήμονες έχουν αποδείξει με επιτυχία παρόμοια τεχνολογία σε ακρωτηριασμένους, όπου ο νωτιαίος μυελός και το νευρικό σύστημα παραμένουν ανέπαφα. Αυτό σημαίνει ότι οι ηλεκτρικές ωθήσεις μπορεί να αναγνωστεί από νεύρα στο βραχίονα και να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της προσθετικής. Στην περίπτωση ενός ασθενή με κάκωση, ωστόσο, τα σήματα πρέπει να αποκωδικοποιηθεί απ 'ευθείας από τον εγκέφαλο.

Κάνοντας ένα smoothie με τη χρήση του ελέγχου του εγκεφάλου και ένα ρομποτικό βραχίονα. Βίντεο: Spencer Κέλλης, περιοδικό Science

Μέχρι τώρα, επιστήμονες έχουν επικεντρωθεί σε κινητικό φλοιό του εγκεφάλου, η οποία δημιουργεί τα ηλεκτρικά σήματα που στέλνονται κάτω από το νωτιαίο μυελό και τον έλεγχο των συστολών του κάθε μυϊκή κίνηση.

Ωστόσο, Οι προκύπτουσες νευρο-προσθετικής, τα οποία έχουν δοκιμαστεί σε μια χούφτα των ασθενών, παράγεται κινήσεις που είχαν καθυστερήσει και σπασμωδικές: Δεν τα λεία και φαινομενικά αυτόματη χειρονομίες που σχετίζονται με τη φυσική κίνηση.

Στην πιο πρόσφατη δοκιμή, επιστήμονες τοποθετηθεί εμφυτεύματα στο «υψηλότερο» περιοχή του εγκεφάλου, κάλεσε το οπίσθιο βρεγματικό φλοιό (ΔΕΗ), που δημιουργεί την πρόθεση να κινηθούν, παρά τις λεπτομέρειες για το πώς θα εκτελέσει τις κινήσεις.

Richard Andersen, ο οποίος οδήγησε τη δίκη στο California Institute of Technology, είπε: "Όταν μετακινείτε το χέρι σας, που πραγματικά δεν νομίζω ότι σχετικά με το ποια μυς για να ενεργοποιήσετε και οι λεπτομέρειες του κινήματος – όπως σηκώστε το χέρι, επεκτείνει το χέρι, πιάστε το κύπελλο, κλείστε το χέρι γύρω από το κύπελλο, και ούτω καθεξής. Αντίθετα, η γνώμη σας για το στόχο του κινήματος, για παράδειγμα, «Θέλω να πάρει το φλιτζάνι με το νερό."

Με την αποκωδικοποίηση πραγματική πρόθεση ενός ατόμου, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να κάνουμε κάτι καλύτερο στην επίτευξη του στόχου τους.

Sorto πυροβολήθηκε στο λαιμό σε ηλικία 21, σε μια εποχή που ασχολήθηκε με δραστηριότητα συμμοριών. αφού έχει κερδίσει ένα πτυχίο κολεγίου και τώρα λειτουργεί ως ομοτίμους μέντορα για τους άλλους που έχουν υποστεί κάκωση νωτιαίου μυελού, αλλά στηρίζεται σε άλλους για κάθε κίνηση που πρέπει να κάνει.

Μετά την εγγραφή να συμμετέχουν στην έρευνα, Sorto υποβλήθηκε σε χειρουργική επέμβαση στο 2013, κατά τη διάρκεια της οποίας είχε ένα ζευγάρι των μικρών συστοιχιών ηλεκτροδίων εμφυτευμένων σε δύο τμήματα της ΔΕΗ - μία που ελέγχει φθάνουν και ένα άλλο που ελέγχει την κατανόηση.

Κάθε συστοιχία τεσσάρων από τέσσερα χιλιοστά περιέχει 96 ηλεκτρόδια, κάθε καταγραφή της δραστηριότητας των μεμονωμένων νευρώνων. Οι συστοιχίες συνδέονται με ένα καλώδιο σε ένα σύστημα επεξεργαστών υπολογιστών που αποκωδικοποιούν την πρόθεση του εγκεφάλου και να μετατρέψει αυτό σε κινήσεις του ρομποτικού βραχίονα.

Μετά την ανάκτηση από τη χειρουργική επέμβαση, Sorto δοκιμαστεί η ικανότητά του να ελέγχει το χέρι στο εργαστήριο, κάτι που περιέγραψε ως εκπληκτικά εύκολο.

"Ήταν μια μεγάλη έκπληξη το γεγονός ότι ο ασθενής ήταν σε θέση να ελέγξει το άκρο σε μία ημέρα – την πρώτη κιόλας μέρα προσπάθησε,"Είπε ο Άντερσεν. "Αυτό μαρτυρεί πόσο έξυπνο ο έλεγχος είναι όταν χρησιμοποιείτε δραστηριότητα της ΔΕΗ."

Πόσο διαφορετική εργασία όπλων

Μετά από αρκετές εβδομάδες κατάρτισης, Sorto μάθει να ελέγχει έναν κέρσορα υπολογιστή, πίνουν από ένα μπουκάλι χρησιμοποιώντας ένα καλαμάκι και να κάνει μια χειρονομία χέρι κουνώντας.

Σε ένα βίντεο, από μία από τις συνεδρίες, ο δοκάρια με χαρά μετά την επιτυχή λήψη μια γουλιά από το ποτό και αναφωνεί «αυτός είναι τόσο φοβερό!", ενώ η αύξηση το μαύρο προσθετικό χέρι ψηλά σε μια θριαμβευτική χειρονομία.

«Αυτή η μελέτη έχει πολύ νόημα για μένα,"Δήλωσε ο Χτισμένο. "Μου δίνει μεγάλη χαρά να είναι μέρος της λύσης για τη βελτίωση της ζωής των παραλύσει ασθενών. Νομίζω ότι αν ήταν αρκετά ασφαλές, Θα απολαύσετε πραγματικά περιποίηση τον εαυτό μου – ξύρισμα, βούρτσισμα των δοντιών δική μου. Αυτό θα ήταν φανταστικό. "

«Είμαστε σε ένα σημείο του ανθρώπινου ερευνητικού όπου κάνουμε τεράστια βήματα στην αντιμετώπιση πολλά νευρολογική νόσο,"Δήλωσε ο νευρολόγος Christianne Heck, του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας. "Αυτά τα πολύ σημαντικά πρώιμες κλινικές δοκιμές θα μπορούσαν να παρέχουν ελπίδα για τους ασθενείς με όλα τα είδη των προβλημάτων νευρολογικής που περιλαμβάνουν παράλυση, όπως εγκεφαλικό επεισόδιο, εγκεφαλική βλάβη, ALS, ακόμη και σκλήρυνση κατά πλάκας. "

Andersen και οι συνεργάτες του έχουν τώρα την τελειοποίηση της τεχνολογίας, έτσι ώστε να μπορούσε τελικά να επιτρέψει στους ασθενείς να εκτελέσει κινητήρα λεπτότερες δεξιότητες. Για να γινει αυτο, πιστεύουν ότι θα είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια προσθετική που παρέχει αισθητήρια ανάδραση από τον ρομποτικό βραχίονα προς τον εγκέφαλο, και όχι το σύστημα λειτουργεί ως ένα ρεύμα μονόδρομος.

"Για να το κάνετε πραγματικά πρόστιμο επιδέξιος ελέγχου, θα πρέπει επίσης ανατροφοδότηση από αφής,"Είπε ο Άντερσεν. "Χωρίς αυτό, Είναι σαν να πηγαίνεις στον οδοντίατρο και έχοντας το στόμα σας μουδιασμένη. Είναι πολύ δύσκολο να μιλήσει χωρίς ανάδραση σωματο. "

guardian.co.uk © Guardian Ειδήσεις & Media Limited 2010

Δημοσιεύθηκε μέσω του Guardian News Feed plugin για WordPress.