Dachte kontrollierter roboterarm für gelähmte patienten


Dachte kontrollierter roboterarm für gelähmte patienten

Das Tagebuch Natur Berichte über eine Science-Fiction-Stil springen in Technologie, wo eine Schnittstelle auf dem Gehirn verwendet wird, um eine Roboter-Arm und bieten Echtzeit-Denken Kontrolle. Es ist ein dramatischer Sprung für die Technologie, die mit gelähmten Patienten getestet wurde und gibt Hoffnung für Stars Wars Stil Bionik-Technologie, für verwundete Soldaten und Paraplegiker.

Das Experiment wurde am 12. April dieses Jahres an der Brown University in Providence, Rhode Island durchgeführt. Die Probanden, eine 58-jährige Frau (S3) und ein 66-jähriger Mann (T2), waren beide durch einen Schlaganfall zum Hirnstamm gelähmt, der sie ohne Kontrolle über ihre Glieder verließ. Wissenschaftler nutzten neuronale Aktivität, um die Gedanken der Person zu interpretieren und Anweisungen direkt an einen computergesteuerten Roboterarm zu richten.

Das Experiment hat zwei verschiedene Geräte getestet. Die erste wurde vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik und das andere von DEKA Research and Development Corp. hergestellt. Ziel des Experiments war es, Gedankenbefehle zu interpretieren, um dem Patienten zu ermöglichen, über dreidimensionalen Raum zu greifen und Objekte zu erfassen.

Bekannt als die Braingate2 Pilotprobe, benutzte es das experimentelle Braingate System, das anfangs an der Brown University entwickelt wurde. Eine Schnittstelle der Größe einer kleinen Pille, die ein Gitter aus 96 Elektroden enthält, wird in den motorischen Kortex im Gehirn implantiert. Der motorische Kortex kontrolliert die freiwillige Bewegung. Die Elektroden sind nahe genug an die einzelnen Neuronen, um die neuronale Aktivität genau genug aufzeichnen zu können, um die Anweisungen an ein Drittgerät außerhalb des Körpers zu verarbeiten. Ein Computer wird dann verwendet, um die Befehle in die Sprache zu übersetzen, die der Roboterarm verstehen kann.

Die vorherige Braingate-Studie hatte Erfolg mit grundlegenden zweidimensionalen Steuerung von Roboter-Geräte, wie die Kontrolle einer Maus oder klicken Sie auf einen Cursor auf einem Bildschirm. Die neue Studie stellt die erste Demonstration und der erste Peer-Review-Bericht von Menschen mit Tetraplegie dar, um Gehirngesteuerte Signale zu verwenden, um einen Roboterarm dreidimensional zu kontrollieren, obwohl im Jahr 2009 der Erfinder und Unternehmer Raymond Kurzweil eine ähnliche Technologie skizzierte, die er getestet hatte, Mit einem Chip in seinem Arm eingebettet. Ein Dokumentarfilm namens Transcendent Man, über die Prozesse und viele seiner anderen Erfindungen und die Arbeit des Lebens wurde veröffentlicht, und das Konzept der Menschen, das die Technologie direkt in ihre Gehirne und Körper integriert und integriert, ist sicherlich ein interessantes, dass die Science-Fiction ziemlich hell war Erforschen

Lead-Autor Dr. Leigh Hochberg, ein Neuro-Ingenieur und Klinik-Neurologe, der Termine am Department of Veterans Affairs, Brown University, Massachusetts General Hospital und Harvard hält sagte:

"Unser Ziel in dieser Forschung ist es, Technologie zu entwickeln, die Unabhängigkeit und Mobilität für Menschen mit Lähmung oder Gliedmaßenverlust wiederherstellen wird... Wir haben viel mehr Arbeit zu tun, aber der ermutigende Fortschritt dieser Forschung wird nicht nur in der Reichweite und -Flug Daten, aber noch mehr in S3's Lächeln, wenn sie serviert sich Kaffee von ihrem eigenen Willen zum ersten Mal in fast 15 Jahren."

Dr. Hochberg, ist der Sponsor-Ermittler für die klinische Studie von BrainGate2.

John Donoghue, der VA und der Brown Neurowissenschaftler, der vor mehr als zehn Jahren mit BrainGate vorangegangen war, sagte, dass die neue Arbeit zeigt, wie weit das Feld der Gehirn-Computer-Schnittstellen seit ihrer Gründung gekommen ist.

"Dieses Papier berichtet von einem wichtigen Fortschritt, indem er in mehr als einem Teilnehmer rigoros demonstriert, dass eine präzise dreidimensionale neuronale Kontrolle von Roboterarmen nicht nur möglich ist, sondern auch wiederholbar ist... Wir haben uns deutlich näher an die alltäglichen Funktionen zurückgebracht Ein Schluck Kaffee, der in der Regel mühelos am Arm und an der Hand durchgeführt wird, für Leute, die nicht in der Lage sind, ihre eigenen Glieder zu bewegen. Wir sind auch ermutigt, eine nützliche Kontrolle mehr als fünf Jahre nach Implantat des BrainGate-Arrays in einem unserer Teilnehmer zu sehen Arbeit ist ein wichtiger Schritt zur Verwirklichung des langfristigen Ziels der Schaffung einer Neurotechnologie, die Bewegung, Kontrolle und Unabhängigkeit für Menschen mit Lähmung oder Gliedmaßen Verlust wiederherstellen wird."

Im Wesentlichen war das Roboterglied ein Ersatz für den wirklichen Arm des Patienten. Mit fortgeschrittener Batterieleistung und Leichtmetalllegierungen ist das Konzept der bionischen Gliedmaßen einfach eine Frage von ein paar Jahren weg. Im Brown-Experiment waren die Zielobjekte relativ groß, mehr als die Hälfte der Breite der Roboterhand, so dass der Patient eine präzise Steuerung des Gerätes ausüben muss.

In 158 Versuchen über vier Tage konnte die Frau (S3) das Ziel innerhalb einer zugeteilten Zeit in 48,8 Prozent der Fälle mit dem DLR-Roboterarm und der Hand und 69,2 Prozent der Fälle mit dem DEKA-Arm und der Hand berühren, Die den größeren greifen hat

In 45 Versuchen mit dem DEKA-Arm, berührte der Mann (T2) das Ziel 95,6 Prozent der Zeit. Von den erfolgreichen Berührungen erfaßte S3 das Ziel um 43,6 Prozent der Zeit mit dem DLR-Arm und 66,7 Prozent der Zeit mit dem DEKA-Arm. T2's Griff gelang 62,2 Prozent der Zeit.

T2 erklärte seine Erfahrungen:

"Ich habe mir nur vorgestellt, meinen eigenen Arm zu bewegen und der [DEKA] Arm bewegte sich, wo ich es wollte."

Patrick van der Smagt, Leiter der Bionik und Hilfsdroboter am DLR, Direktor für biomimetische Robotik und maschinelle Lernlabors am DLR und an der Technischen Universität München, und ein Mitautor auf dem Papier, erörterte die Entwicklung des Armes selbst:

"Das ist es, was wir mit diesem Arm gehofft haben: Wir wollten einen Arm schaffen, der intuitiv durch unterschiedliche Formen der Kontrolle genutzt werden könnte. Der Arm wird bereits von zahlreichen Forschungslabors auf der ganzen Welt benutzt, die seine einzigartigen Interaktions- und Sicherheitsfunktionen nutzen Dies ist eine überzeugende Demonstration der potentiellen Nützlichkeit des Armes durch eine Person mit Lähmung."

Es ist sicherlich ein fantastischer Fortschritt und der Gedanke, diesen Artikel in Echtzeit einfach mit Hirnkontrolle eingeben zu können, ist ein sehr aufregender. Die direkte Hirnkontrolle eines Computers würde die Produktivität drastisch erhöhen.

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