Body Suit Mai helfen Quadriplegics Walk, Verwenden Sie Hände und Sinn Texturen

Zwei ausgebildete Affen nutzten eine Gehirn-Maschine-Gehirn-Schnittstelle und schafften es, eine Avatar-Hand zu bewegen, um die Textur virtueller Objekte zu erkennen - sie benutzten keinen Teil ihres realen Körpers für irgendetwas davon, berichteten Wissenschaftler vom Duke University Center für Neuroengineering in der Zeitschrift Natur. Die Autoren fügten hinzu, dass diese Technologie schließlich verwendet werden könnte, um den Tetraplegikern zu helfen, wieder zu laufen, ihre Hände zu benutzen und die Beschaffenheit der Dinge mit ihren Fingern zu spüren.
EIN Tetraplegiker Der Patient ist in allen vier Gliedmaßen - Arme und Beine - wie bei einem Rückenmarksunfall gelähmt. EIN Paraplegiker Patient ist im unteren Teil des Körpers einschließlich der Beine gelähmt.
Studienleiter Miguel Nicolelis, MD, PhD. sagte:

"Eines Tages werden Tetraplegiker in naher Zukunft diese Technologie nutzen, um nicht nur ihre Arme und Hände zu bewegen und wieder zu gehen, sondern auch die Textur der in ihren Händen platzierten Gegenstände zu spüren oder die Nuancen des Geländes zu erfahren Sie flanieren mit Hilfe eines tragbaren Roboter-Exoskeletts. "

In diesem Experiment verwendeten die Affen elektrische Gehirnaktivität, um die virtuellen Hände eines Avatars auf die Oberfläche virtueller Objekte zu lenken. Wenn sie sie berührten, konnten sie die Unterschiede zwischen ihnen nach ihren Texturen unterscheiden. Die Affen schafften das, ohne Teile ihrer realen Körper zu bewegen.

In der Computertechnik, ein Benutzerbild ist ein Objekt, das einen Benutzer darstellt, die grafische Darstellung des Benutzers.
Die virtuellen Objekte in dieser Studie sahen alle gleich aus, aber sie wurden entworfen, um unterschiedliche künstliche Texturen zu haben, die nur identifiziert werden konnten, wenn die Tiere virtuell ihre Oberflächen mit ihren virtuellen Händen berührten - diese Hände wurden ausschließlich durch die elektrische Aktivität ihres Gehirns kontrolliert.
Kleine elektrische Signale, die an die Gehirne der Affen gesendet wurden, wurden als unterschiedliche Texturen wahrgenommen, erklärten die Autoren. Es gab drei wahrgenommene Objekttexturen oder drei verschiedene elektrische Muster.
Die Wissenschaftler sagen, dass diese Technologie - die keinen Teil des realen Körpers des Tieres umfasst - von gelähmten Patienten effektiv genutzt werden könnte, wenn sie lernen würden, die Gehirn-Maschine-Gehirn-Schnittstelle zu bedienen. Sie wären nicht nur in der Lage, sich mit einer äußeren Skelett-Suite fortzubewegen, sie würden auch einen gewissen Tastsinn wiedererlangen.
Nicolelis, der auch Senior Autor war, sagte:

"Dies ist die erste Demonstration einer Gehirn-Maschine-Gehirn-Schnittstelle (BMBI), die eine direkte, bidirektionale Verbindung zwischen einem Gehirn und einem virtuellen Körper herstellt.
In diesem BMBI (Gehirn-Maschine-Gehirn-Interface) wird der virtuelle Körper direkt durch die Gehirnaktivität des Tieres gesteuert, während seine virtuelle Hand taktile Rückkopplungsinformationen erzeugt, die über direkte elektrische Mikrostimulation einer anderen Region des Kortex des Tieres signalisiert werden.
"Wir hoffen, dass diese Technologie in den nächsten Jahren dazu beitragen kann, vielen Patienten, die sich derzeit in einem sicheren Umfeld befinden, ein autonomeres Leben zu ermöglichen, ohne sich bewegen zu können oder ein taktisches Gefühl der Umwelt zu verspüren.
Dies ist auch das erste Mal, dass wir ein Gehirn beobachten, das einen virtuellen Arm steuert, der Objekte erforscht, während das Gehirn gleichzeitig elektrische Rückkopplungssignale empfängt, die die feine Textur von Objekten beschreiben, die von der neu erworbenen virtuellen Hand des Affen berührt wurden.
Solch eine Interaktion zwischen dem Gehirn und einem virtuellen Avatar war völlig unabhängig vom realen Körper des Tieres, weil die Tiere ihre echten Arme und Hände nicht bewegten, noch benutzten sie ihre echte Haut, um die Objekte zu berühren und ihre Textur zu identifizieren.
Es ist fast so, als würde man einen neuen Sinneskanal schaffen, durch den das Gehirn wieder Informationen verarbeiten kann, die es durch den realen Körper und die peripheren Nerven nicht mehr erreichen kann. "

Der Avatar-Arm wurde durch die elektrische Aktivität der Neuronen im motorischen Kortex des Affen gesteuert - zwischen 50 und 200 Neuronen. Zur gleichen Zeit erhielten Tausende von Neuronen im primären taktilen Kortex elektrische Rückkopplung von der Handfläche der virtuellen Hand, so dass der Affe eine von der anderen unterscheiden konnte.
Nicolelis sagte:

"Der bemerkenswerte Erfolg mit nichtmenschlichen Primaten lässt uns glauben, dass Menschen die gleiche Aufgabe in naher Zukunft viel leichter erfüllen können."

Es dauerte nicht lange, bis die Tiere wussten, was zu tun war und wie es gemacht wurde. Ein Affe lernte, wie er das richtige Objekt nach nur vier Versuchen auswählte, während der andere neun Mal versuchen musste. Einige der Tests zeigten deutlich, dass die Affen das Objekt wirklich spürten und es nicht zufällig auswählten.

Nicolelis ist überzeugt, dass seine Ergebnisse überzeugende Beweise dafür liefern, dass die Schaffung eines Roboter-Exoskeletts für schwer gelähmte Patienten, so dass sie sich bewegen und Objekte erkunden können, praktikabel ist.
Ein Exoskelett könnte vollständig durch die willkürliche Gehirnaktivität des gelähmten Menschen kontrolliert werden. Gleichzeitig erzeugten die Sensoren im gesamten Anzug eine Art taktiles Feedback, so dass ihr Gehirn verschiedene Texturen, Formen und sogar Temperaturen verschiedener Objekte erkennen und unterscheiden konnte. Die Autoren glauben, dass sie sich sogar der unterschiedlichen Texturen des Bodens, auf dem sie laufen würden, bewusst wären.
Das Walk Again Project, ein gemeinnütziges Konsortium, das von einem Team aus deutschen, brasilianischen, schweizerischen und amerikanischen Wissenschaftlern gegründet wurde, hat diesen umfassenden therapeutischen Ansatz zur Wiederherstellung der Ganzkörpermobilität bei querschnittsgelähmten Patienten durch BMBI in Verbindung mit einem Ganzkörper-Roboter-Exoskelett gewählt.
Das wissenschaftliche Team möchte während der Eröffnungszeremonie oder des Eröffnungsspiels der FIFA WM 2014 in Brasilien ein autonomes Exoskelett zeigen.
Geschrieben von Christian Nordqvist