Tänkte kontrollerad robotarm för förlamade patienter


Tänkte kontrollerad robotarm för förlamade patienter

Journalen Natur Rapporterar om en science fiction-stil hoppar i teknik, där ett gränssnitt på hjärnan används för att ansluta till en robotarm och ge realtid tankekontroll. Det är ett dramatiskt steg för tekniken som har testats med förlamade patienter och ger hopp för Stars Wars-stilbionteknik, för sårade soldater och paraplegics.

Experimentet genomfördes den 12 april i år vid Brown University i Providence, Rhode Island. Testpersonerna, en 58-årig kvinna (S3) och en 66-årig man (T2), hade båda blivit lamslagen av en stroke mot hjärnstammen, vilket lämnade dem utan kontroll över sina lemmar. Forskare använde neurala aktiviteter för att tolka personens tankar och direkta instruktioner till en datorstyrd robotarm.

Experimentet testades ut två olika enheter. Den första tillverkades av DLR Institute of Robotics and Mechatronics och den andra av DEKA Research and Development Corp. Målet med försöket var att kunna tolka tankekommandon för att låta patienten nå ut över tredimensionellt utrymme och förstå objekt.

Känd som pilotprovningen Braingate2, användes det experimentella Braingate-systemet, som ursprungligen utvecklades vid Brown University. Ett gränssnitt storleken på ett litet piller, som innehåller ett nät av 96 elektroder, implanteras i motorcortexen i hjärnan. Motorcortex styr frivillig rörelse. Elektroderna är tillräckligt nära de enskilda neuronerna för att kunna registrera den neurala aktiviteten noggrannt för att bearbeta anvisningarna till en tredje parts enhet utanför kroppen. En dator används sedan för att översätta kommandona till språk som robotarmen kan förstå.

Den tidigare Braingate-studien hade framgång med grundläggande tvådimensionell kontroll av robotanordningar, såsom att styra en mus eller klicka på en markör på en skärm. Den nya studien representerar den första demonstrationen och den första peer-reviewed rapporten av personer med tetraplegi, för att använda hjärnstyrda signaler för att styra en robotarm tre dimensionellt, även om uppfinnaren och entreprenören Raymond Kurzweil skisserade en liknande teknik som han hade testat, Med ett chip inbäddat i armen. En dokumentär som heter Transcendent Man, om processerna och många av hans andra uppfinningar och livets arbete släpptes och begreppet människor som kopplar samman och införlivar teknik direkt i sina hjärnor och kroppar är verkligen en intressant, att science fiction har varit ganska lätt på utforska.

Leder författare Dr Leigh Hochberg, neuroengineer och kritisk omvårdnadsneurolog som håller anställningar vid Veteransfrågor, Brown University, Massachusetts General Hospital och Harvard sa:

"Vårt mål i denna forskning är att utveckla teknik som kommer att återställa oberoende och rörlighet för personer med förlamning eller förlust av förlust... Vi har mycket mer arbete att göra, men den uppmuntrande utvecklingen av denna forskning demonstreras inte bara inom räckhåll och -grasp data, men ännu mer i S3s leende när hon själv serverat kaffe av egen volition för första gången på nästan 15 år."

Dr Hochberg, är sponsorutredaren för BrainGate2-pilotstudien.

John Donoghue, VA och Brown neuroscientist som pionierade BrainGate för mer än tio år sedan, sa att det nya arbetet visar hur långt gränsen för hjärn-dators gränssnitt har kommit sedan starten.

"Det här dokumentet rapporterar ett viktigt framsteg genom att strängt demonstrera i mer än en deltagare att exakt tredimensionell neuronstyrning av robotarmar inte bara är möjlig men också repeterbar... Vi har flyttat betydligt närmare återkommande vardagliga funktioner, som att betjäna dig själv En smuts av kaffe, som vanligtvis utfördes enkelt av armen och handen, för personer som inte kan flytta sina egna lemmar. Vi uppmanas också att se användbar kontroll mer än fem år efter implantatet av BrainGate-arrayen i en av våra deltagare. Arbete är ett kritiskt steg mot att uppnå det långsiktiga målet att skapa en neuroteknik som kommer att återställa rörelse, kontroll och oberoende för personer med förlamning eller förlust av förlust."

I huvudsak kunde robotbenet vara ett substitut för patientens riktiga arm. Med mer avancerade batterier och ljuslegeringar är begreppet bioniska lemmar helt enkelt en fråga om några år bort. I Brown-experimentet var målobjekten relativt stora, mer än halva bredden av robotarhanden, vilket kräver att patienten utövar en exakt kontroll av enheten.

I 158 försök som hölls över fyra dagar kunde kvinnan (S3) röra målet inom en tilldelad tid i 48,8 procent av fallen med hjälp av DLR-robotarm och hand och 69,2 procent av fallen med DEKA-armen och handen, Som har den bredare greppet.

I 45 försök med DEKA-armen berörde mannen (T2) målet 95,6 procent av tiden. Av de framgångsrika berörna tog S3 målet 43,6 procent av tiden med DLR-armen och 66,7 procent av tiden med DEKA-armen. T2: s grepp lyckades 62,2 procent av tiden.

T2 förklarade sina erfarenheter:

"Jag föreställde mig bara att flytta min egen arm och [DEKA] -armen flyttade där jag ville att den skulle gå."

Patrick van der Smagt, chef för bionik och assistansrobotik hos DLR, chef för biomimetiska robotik och maskinlärningslaboratorier vid DLR och Technische Universität München, och en medförfattare på papperet diskuterade utvecklingen av armen själv:

"Det här hoppades vi med den här armen. Vi ville skapa en arm som kunde användas intuitivt av olika former av kontroll. Armenen används redan av många forskningslaboratorier runt om i världen, som använder sina unika interaktions- och säkerhetsmöjligheter. Detta är en övertygande demonstration av armens potentiella användbarhet av en person med förlamning."

Det är verkligen en fantastisk framsteg och tanken på att kunna skriva denna artikel i realtid helt enkelt med hjärnkontroll, är en mycket spännande. Direkt hjärnkontroll av en dator skulle öka produktiviteten dramatiskt.

New bionics let us run, climb and dance | Hugh Herr (Video Medicinsk Och Professionell 2021).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik