211service.com
Chip mózgowy pomaga czworonogom poruszać robotami rękami za pomocą myśli
Sparaliżowana pacjentka wyposażona we wszczepiony chip do mózgu była w stanie użyć ramienia robota, aby sięgnąć i podnieść butelkę kawy, zbliżyć ją na tyle blisko jej twarzy, aby mogła pić ze słomki, a następnie umieścić butelkę z powrotem na stół.
Pacjent z tetraplegią został wyposażony w elektroniczny implant mózgu, który może sterować ramieniem robota, aby sięgać i chwytać przedmioty ( zobacz wideo ). Badanie opublikowane dzisiaj w czasopiśmie Natura pokazuje, że ludzie z chipami mózgowymi mogą używać urządzeń do wykonywania złożonych trójwymiarowych zadań, które mogą być pomocne w codziennym życiu. Co więcej, wszczepione elektrody mogą rejestrować sygnały neuronalne nawet przez pięć lat – dłużej niż przypuszczano. W poprzednich badaniach pacjenci korzystający z implantów mózgowych byli w stanie poruszać kursorem po ekranie, ale nie wykonywali skomplikowanych ruchów obiektami w świecie rzeczywistym.
Wyniki to najnowsze zapowiedzi zespołu kierowanego przez Johnie Donoghue, neurobiolog z Brown University. Donoghue i współpracownicy poinformowali w 2006 roku, że pacjenci sparaliżowani przez urazy rdzenia kręgowego mogą używać interfejsów mózg-maszyna do kierowania ruchem kursorów na ekranie i wykonywania prostych ruchów otwierania i zamykania za pomocą robotycznej ręki. Teraz naukowcy wykazali, że interfejs mózg-maszyna może kierować bardziej skomplikowanymi zadaniami. Jak mówi Donoghue, ludzie nie tylko mogą sterować kursorem komputera, ale także mogą sterować naprawdę złożonymi urządzeniami, takimi jak ramię robota, które może wykonywać funkcje, które może wykonywać nasze własne ramię.
Implant mózgowy to niewielka matryca, która ma cztery milimetry z każdej strony (mniej więcej wielkości dziecięcej aspiryny, mówi Donoghue) z 96 podobnymi do włosów elektrodami wystającymi z jednej strony. Urządzenie znajduje się na powierzchni mózgu, a elektrody penetrują obszar kory ruchowej kontrolujący ramię na jeden milimetr. Implant rejestruje impulsy dziesiątek neuronów. Zamiar ruchu pacjenta generuje te impulsy, które są następnie przesyłane do komputera, który tłumaczy wzorce aktywności elektrycznej na polecenia, które mogą sterować ramieniem robota.
To, co mnie uderza w tym badaniu, to to, że po raz pierwszy w przypadku ludzkich pacjentów ładnie pokazuje, że można wykorzystać te sygnały do sterowania robotem, który ma znaczenie w codziennych czynnościach dla pacjenta, mówi Andrew Jacksonie, neurobiolog z Newcastle University. Naukowcy twierdzą, że usprawnienia algorytmiczne w wykrywaniu wzorców aktywności w mózgu i interpretowaniu tych wzorców były kluczem do postępu.
Celem pilotażowego badania klinicznego jest opracowanie technologii, które mogą przywrócić zdolność komunikowania się i poruszania oraz dać niezależność osobom z chorobami neurologicznymi lub urazami. Do tej pory w badaniu wzięło udział siedmiu pacjentów. Obaj uczestnicy tej ostatniej pracy doznali udaru pnia mózgu, który uniemożliwił im mówienie lub poruszanie kończynami. W czasie badania jeden pacjent miał implant przez pięć miesięcy, drugi przez ponad pięć lat.
Trwałość implantów pokazuje, że urządzenie może odbierać użyteczne sygnały z mózgu przez lata, co jest niepokojące w terenie. Kiedy wkładasz coś do mózgu, następuje reakcja na obecność tego urządzenia, mówi Donoghue. Komórki są uszkadzane lub przemieszczane przez elektrody, a mózg może tworzyć wokół nich blizny. Ale nie wydaje się, aby reakcja mózgu stanowiła barierę dla nagrywania, mówi Donoghue.
Mimo to sygnał z czasem się pogarszał. Mimo że nagrywają sygnały pięć lat po umieszczeniu macierzy, sygnały nie są tak stabilne z dnia na dzień, mówi Jackson. Wskazuje, że galaretowata tkanka mózgu porusza się w naszej czaszce, a sztywny, nieruchomy implant może zmusić mózg do deformacji wokół niego. Jeśli sygnały zmieniają się z dnia na dzień, czy [pacjent] musiałby codziennie ponownie kalibrować system?
Na razie implant musi być podłączony do zewnętrznej konfiguracji, ale naukowcy i badacze z Brown z Mikrosystemy Blackrock w Utah (która produkuje implanty) pracują nad wersjami bezprzewodowymi, które są testowane na zwierzętach. Donoghue ma nadzieję, że implanty mogą w końcu napędzać elektryczną stymulację własnych mięśni pacjenta, eliminując potrzebę stosowania robotycznych ramion. Takie eksperymenty okazały się obiecujące na naczelnych innych niż ludzie (patrz na przykład: ostatnie badanie z Northwestern University ).