Bionic Arm Tapt Nieuw Onderdeel Van Brain Voor Natuurlijke Bewegingen

{h1}

Een nieuwe prothetische arm kan worden aangesloten om in het deel van het brein van een persoon te komen dat bewegingen plant voordat de spieren ze doen, waardoor een persoon de controle over de ledemaat heeft.

Mind-controlled prothetische ledematen zijn al een paar jaar een realiteit, maar onderzoekers hebben geen manieren gevonden om de mensen die ze gebruiken dezelfde, soepele motorische controle te geven die mensen hebben over hun natuurlijke ledematen.

Nu, een team van onderzoekers zegt dat de leden een deel van het probleem van soepele motorische controle hebben opgelost door een kunstledemaat met een ander deel van de hersenen te verbinden. Eerdere ontwerpen voor mind-controlled prothesen verbonden het kunstmatige lidmaat met de motorische cortex van de persoon of de premotorische cortex van het individu, die beide signalen van de hersenen naar de ledematen vertalen.

Deze keer werden de verbindingen met de robotarm in de achterste pariëtale cortex van de patiënt aangesloten, die zich aan de zijkant van het hoofd dichtbij het oor bevindt.

"De [posterior parietal cortex] vormt de eerste plannen om bewegingen te maken", zegt Richard Andersen, hoogleraar neurowetenschap aan het California Institute of Technology en een van de onderzoekers die de nieuwe prothese ontwikkelde. Wanneer een persoon bijvoorbeeld besluit een koffiekopje te pakken, schetst de achterste pariëtale cortex de bewegingsstappen, en vervolgens vertalen de motorcortexen dat plan naar daadwerkelijke signalen die naar specifieke delen van de arm worden gestuurd.

De onderzoekers gebruikten signalen van de posterieure pariëtale cortex "om de intentie van het onderwerp te extraheren", vertelde Andersen aan WordsSideKick.com. "In plaats van 'ik wil spieren beheersen', kunnen we slimme robotica gebruiken om de fijne details van de beweging die iemand wil maken uit te werken.

In een rapport gepubliceerd in het 22 mei nummer van het tijdschrift Science, leggen de onderzoekers uit hoe ze de posterieure pariëtale cortex van een patiënt, Erik G. Sorto, verbonden met een computer die fungeerde als een soort kunstmatige motorische cortex. De computer gebruikte specifieke signalen uit de pariëtale cortex om te detecteren welke soort beweging Sorto van plan was te maken en vertaalde dat vervolgens naar signalen voor de robotarm. [Video: Tetraplegic Patient Controls Robotic Ledemaat met zijn brein]

In een video van de onderzoekers gebruikte Sorto de arm om zichzelf een biertje te serveren.

Nadat hij zichzelf voor het eerst in 10 jaar een drankje had gegeven, zei Erik Sorto:

Nadat hij zichzelf voor het eerst in 10 jaar een drankje had gegeven, zei Erik Sorto: "Het project heeft een enorm verschil gemaakt in mijn leven. Ik vind het een groot genoegen om deel uit te maken van de oplossing voor het verbeteren van het leven van verlamde patiënten. "

Krediet: Spencer Kellis en Christian Klaes / Caltech

Sorto's vermogen om een ​​brouwsel te drinken kwam van het feit dat de signalen van de pariëtale cortex de computer het algemene traject vertelden van de beweging die Sorto wilde maken, en de computer kon de bewegingen van de kunstarm gladstrijken zodat deze leek op die van een echte arm. Andere hersengebonden bionische armen zijn gericht op het decoderen van de motorsignalen die betrokken zijn bij individuele bewegingen, zoals het proberen een arm op te heffen door zich een individuele spier te contracteren, maar in de nieuwe prothese keek de computer naar het hele beeld van wat Sorto van plan was doe - gewoon "het bier halen", zei Andersen.

Sorto kan de arm niet mee naar huis nemen en deze elke dag gewoon gebruiken - de prothese rust nog steeds op een tafel in het lab voor verder onderzoek. Maar Anderson zei dat hij hoopt dat de onderzoekers goedkeuringen kunnen krijgen zodat Sorto het buiten het laboratorium kan gebruiken.

Andersen werkt samen met twee andere patiënten in de Verenigde Staten, die ook protheses hebben met neurale implantaten. Men krijgt zelfs wat feedback van de arm - een gevoel van aanraking, zei Andersen. Voor de nieuwe prothese is het nog niet duidelijk wat een dergelijke waarneming voor een gebruiker zou kunnen 'voelen', omdat er veel componenten zijn die in iemands perceptie van zijn of haar eigen lichaam doordringen. Maar het is belangrijk om dergelijke feedback voor bionische ledematen goed te laten werken. "Als je je vingers verdooft, vind je fijne motorische controle moeilijk," zei hij.

Dan Moran, universitair hoofddocent biomedische technologie aan de universiteit van Washington in St. Louis, zei dat hij een beetje sceptisch was dat de nieuwe prothese een fijnere motorcontrole gaf dan reeds ontwikkelde methodes om met bionische armen te verbinden via motorische en premotorische cortex.

Maar de nieuwe prothese was succesvol: "ze decoderen zowel het traject van [de beweging] als het doel van die beweging, zei Moran, die motorbesturing en protheses bestudeert maar niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. In de nieuwe prothese, "wat anders is, is het gebruikte hersengebied: [posterior parietal cortex] versus de premotor," zei hij.

Krishna Shenoy, een professor in elektrotechniek die neurale prothesen bij Stanford bestudeert, was enthousiast over de nieuwe prothese. "Dit is duidelijk de allereerste opname van de posterieure pariëtale cortex bij de mens in de context van het kwalificeren van de signalen voor gebruik in protheses," zei hij. "Het is belangrijk om veel hersengebieden te onderzoeken voor mogelijk gebruik in protheses, omdat verschillende gebieden mogelijk verschillende voordelen hebben."

"Dit is een uitstekend voorbeeld van dit belangrijke onderzoeks- en biomedisch onderzoekspad in actie", zei Shenoy.

Andersen zei dat hij van plan is te blijven werken aan het verfijnen van het systeem. Een andere stap is om de patiënt controle te geven over individuele cijfers.

Uiteindelijk zou een combinatie van technieken bionische armen voor veel patiënten kunnen realiseren. "[Sorto] was aangenaam verrast door de toename van zijn kwaliteit van leven," zei Andersen.

De studie verschijnt in het 22 mei nummer van het tijdschrift Wetenschap.

Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: Todd Kuiken: A prosthetic arm that.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com