Стимуляция мозга, вызывающая осязание, улучшает контроль над роботизированной рукой - Строительство и ремонт

Стимуляция мозга, вызывающая осязание, улучшает контроль над роботизированной рукой

Большинство трудоспособных людей считают свою способность выполнять простые повседневные задачи само собой разумеющимся – когда они тянутся за теплой кружкой кофе, они могут почувствовать ее вес и температуру и соответственно отрегулировать хватку, чтобы не пролить жидкость. Люди с полным сенсорным и моторным контролем своих рук и кистей могут почувствовать, что они вошли в контакт с объектом, в тот момент, когда они касаются или схватывают его, что позволяет им начать движение или поднимать его с уверенностью.

Но эти задачи становятся намного сложнее, когда человек управляет протезом руки, не говоря уже о управляемой разумом руке.

В статье, опубликованной сегодня в журнале Science , группа биоинженеров из лаборатории нейроинженерии Питтсбургского университета описывает, как добавление стимуляции мозга , вызывающей тактильные ощущения, упрощает оператору манипулирование роботизированной рукой, управляемой мозгом . В эксперименте дополнение зрения искусственным тактильным восприятием сократило время, затрачиваемое на захват и перемещение предметов, вдвое, со среднего времени с 20,9 до 10,2 секунды.

«В некотором смысле это то, на что мы надеялись, но, возможно, не в такой степени, как мы наблюдали», – сказала соавтор исследования Дженнифер Коллингер, доктор философии, доцент кафедры физической медицины и реабилитации Питта. «Сенсорная обратная связь от конечностей и рук чрезвычайно важна для нормального поведения в повседневной жизни, и когда эта обратная связь отсутствует, производительность людей снижается».

Участник исследования Натан Коупленд, чей прогресс был описан в статье, является первым человеком в мире, которому имплантировали крошечные электроды не только в моторную кору головного мозга, но и в соматосенсорную кору – область мозга, которая обрабатывает сенсорные функции. информация из тела. Массивы позволяют ему не только управлять роботизированной рукой с помощью своего разума, но и получать тактильную сенсорную обратную связь , которая похожа на то, как работают нейронные цепи, когда спинной мозг человека не поврежден.

Искусственное тактильное восприятие позволяет пользователю интерфейса мозг-компьютер перемещать объекты с помощью роботизированной руки в два раза быстрее, чем это делается без обратной связи. Предоставлено: UPMC / Pitt Health Sciences по связям со СМИ
«Я уже был хорошо знаком как с ощущениями, вызываемыми стимуляцией, так и с выполнением задания без стимуляции. Хотя это ощущение не« естественное »- оно похоже на давление и легкое покалывание, – это меня никогда не беспокоило», – сказал Коупленд. «На самом деле не было ни одной точки, где я чувствовал бы, что стимуляция – это то, к чему я должен был бы привыкнуть. Выполнение задачи во время получения стимуляции просто шло вместе, как PB&J».

После автомобильной аварии, из-за которой он не мог пользоваться руками, Коупленд принял участие в клинических испытаниях интерфейса мозг-компьютер сенсомоторного микроэлектрода (BCI), и ему были имплантированы четыре набора микроэлектродов, разработанные Blackrock Microsystems (также обычно называемые массивами Utah). ).

Эта статья является шагом вперед по сравнению с более ранним исследованием, в котором впервые было описано, как стимуляция сенсорных областей мозга с помощью крошечных электрических импульсов может вызывать ощущения в различных областях руки человека, даже если он потерял чувствительность в конечностях из-за спинного мозга. травма, повреждение. В этом новом исследовании ученые объединили чтение информации из мозга для управления движением роботизированной руки с записью информации обратно, чтобы обеспечить сенсорную обратную связь.

В серии тестов, где оператора BCI просили поднимать и переносить различные предметы со стола на приподнятую платформу, обеспечение тактильной обратной связи посредством электрической стимуляции позволяло участнику выполнять задачи в два раза быстрее по сравнению с тестами без стимуляции .

В новой статье исследователи хотели проверить эффект сенсорной обратной связи в условиях, которые максимально напоминали бы реальный мир.

«Мы не хотели ограничивать задачу, удаляя визуальный компонент восприятия», – сказал соавтор исследования Роберт Гонт, доктор философии, доцент кафедры физической медицины и реабилитации Питта. «Когда восстанавливаются даже ограниченные и несовершенные ощущения, работоспособность человека значительно улучшается. Нам еще предстоит пройти долгий путь с точки зрения того, чтобы сделать ощущения более реалистичными и внедрить эту технологию в дома людей, но чем ближе мы сможем приблизиться воссоздать нормальные входные данные в мозг, тем лучше для нас ».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *