Affen benutzen ihre gehirne, um rollstühle zu fahren


Affen benutzen ihre gehirne, um rollstühle zu fahren

Eine Gehirn-Maschine-Schnittstelle hat es Affen ermöglicht, einen Roboter Rollstuhl mit nur ihren Gedanken zu navigieren. Die Schnittstelle wird im Online-Journal beschrieben Wissenschaftliche Berichte .

Wissenschaftler verzeichneten Hirnaktivität, wie Affen gelernt haben, Rollstühle zu lenken, indem sie denken.

Bildnachweis: Miguel Nicolelis / Duke Center für Neuroengineering

Eine schwere Lähmung, die sich aus einer Rückenmarksverletzung oder Zuständen wie zerebraler Lähmung oder Schlaganfall ergibt, kann manche Menschen nicht einmal blinzeln lassen. Unglaubliche Fortschritte in der assistiven Technologie haben Einzelpersonen ermöglicht, die zuvor durch ihren Zustand behindert wurden, um ein volles Leben zu leben.

Der bekannte Wissenschaftler Stephen Hawking ist ein Paradebeispiel. Hawking, der motorische Neuronenkrankheit hat, kommuniziert mit Bewegung in seiner Wange. Ein Infrarot-Schalter, montiert auf seiner Brille, erkennt die Bewegung und erlaubt ihm, mit seinem Computer zu verbinden. Dies ermöglicht ihm nicht nur zu sprechen, sondern auch an mehreren Aktivitäten teilzunehmen.

Wissenschaftler haben bereits Rollstühle entwickelt, die mit einem nichtinvasiven Gerät wie einem Elektroenzephalogramm (EEG) gesteuert werden können. Das EEG überwacht die Aktivität im Gehirn durch Elektroden auf der Kopfhaut, die mit einem Computer verbunden sind.

In einem Versuch, für diejenigen, die am stärksten betroffen sind, zu bieten, haben die Forscher seit 2012 mit intrakraniellen Implantaten experimentiert, in der Hoffnung, dass diese eine bessere Kontrolle bieten könnten.

Mapping-Bewegung durch Gehirn-Aktivität

Die Forscher implantierten zuerst Hunderte von haarschlüssigen Mikrofilamenten in den prämotorischen und somatosensorischen Regionen des Gehirns von zwei Rhesus-Macaque-Affen.

Dann trainierten sie die Affen, indem sie passiv den Stuhl zu ihrem Ziel führten, in diesem Fall eine Schüssel Trauben.

Durch die Aufzeichnung der großflächigen elektrischen Hirnaktivität der Primaten konnte das Team ein Computersystem schaffen, das Hirnsignale in digitale Motorbefehle übersetzen könnte. Dies ermöglichte es, die Bewegungen des Rollstuhls durch das Denken zu kontrollieren.

Die Gehirn-Maschine-Schnittstelle verwendet Signale von Hunderten von Neuronen, die gleichzeitig in zwei Regionen des Gehirns aufgezeichnet werden, die an Bewegung und Empfindung beteiligt sind. Als die Tiere darüber nachdenken, sich auf ihr Ziel zu bewegen, übersetzen Computer ihre Hirnaktivität in den Echtzeitbetrieb des Rollstuhls.

In der Zeit und mit der Praxis lernten die Affen, den Rollstuhl zu kontrollieren, indem sie dachten, und sie konnten mit größerer Geschwindigkeit und Effizienz zu den Trauben navigieren.

Die Forscher konnten die Hirnsignale erkennen, die der Translations- und Rotationsbewegung entsprachen. Sie bemerkten auch von den Hirnsignalen der Affen, dass sie darüber nachdachten, wie weit sie reisen mussten, um die Schüssel Trauben zu erreichen.

Senior Autor Dr. Miguel Nicolelis, PhD, Co-Direktor für das Duke Center für Neuroengineering, sagt:

Das war kein Signal, das zu Beginn des Trainings anwesend war, aber etwas, das als eine Wirkung der Affen entstand, die diese Aufgabe beherrschen. Das war eine Überraschung. Es zeigt die enorme Flexibilität des Gehirns, ein Gerät, in diesem Fall einen Rollstuhl, und die räumlichen Beziehungen dieses Geräts in die umliegende Welt zu assimilieren."

Die Versuche messen die Aktivität von fast 300 Neuronen in jedem Affen.

In früheren Studien hat das Labor von Nicolelis eine Aktivität in bis zu 2.000 Neuronen nach derselben Technik aufgenommen.

Als nächstes hoffen die Forscher, dass durch die Aufnahme zunehmender Anzahl von neuronalen Signalen, werden sie in der Lage sein, die Genauigkeit und Treue der Technik zu verbessern. Danach hoffen sie, Versuche für ein implantiertes Gerät beim Menschen zu suchen.

Medical-Diag.com Berichtete im vergangenen Jahr, dass ein Mann in der Lage war, wieder mit seiner eigenen brainpower, nach Lähmung zu gehen.

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