Gedankengesteuerter Roboterarm für gelähmte Patienten

Das Tagebuch Natur berichtet über einen Science-Fiction-Technologie-Sprung, bei dem eine Schnittstelle im Gehirn verwendet wird, um sich mit einem Roboterarm zu verbinden und Echtzeit-Gedankenkontrolle zu ermöglichen. Es ist ein dramatischer Sprung für die Technologie, die mit gelähmten Patienten getestet wurde und Hoffnung für die bionische Technologie des Star Wars-Stils für verwundete Soldaten und Paraplegiker gibt.
Das Experiment wurde am 12. April dieses Jahres an der Brown University in Providence, Rhode Island, durchgeführt. Die Testpersonen, eine 58 Jahre alte Frau (S3) und ein 66 Jahre alter Mann (T2), waren beide durch einen Schlaganfall zum Hirnstamm gelähmt worden, wodurch sie keine Kontrolle über ihre Gliedmaßen hatten. Wissenschaftler verwendeten neuronale Aktivität, um die Gedanken der Person zu interpretieren und Anweisungen an einen computergesteuerten Roboterarm zu richten.
Das Experiment testete zwei verschiedene Geräte. Die erste wurde vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik und die andere von der DEKA Research and Development Corp. hergestellt. Das Ziel des Experiments war es, Gedankenbefehle so zu interpretieren, dass der Patient den dreidimensionalen Raum erreichen und Objekte erfassen konnte.
Der Braingate2-Pilotversuch wurde mit dem experimentellen Braingate-System durchgeführt, das ursprünglich an der Brown University entwickelt wurde. Eine Schnittstelle in der Größe einer kleinen Pille mit einem Raster von 96 Elektroden wird in den motorischen Kortex im Gehirn implantiert. Der motorische Kortex kontrolliert die willkürliche Bewegung. Die Elektroden sind nahe genug bei den einzelnen Neuronen, um in der Lage zu sein, die neurale Aktivität genau genug aufzuzeichnen, um die Anweisungen an eine Vorrichtung eines Drittanbieters außerhalb des Körpers zu verarbeiten. Ein Computer wird dann verwendet, um die Befehle in eine Sprache zu übersetzen, die der Roboterarm verstehen kann.

Die vorherige Braingate-Studie hatte Erfolg mit der grundlegenden zweidimensionalen Steuerung von Robotergeräten, z. B. dem Steuern einer Maus oder dem Klicken eines Cursors auf einem Bildschirm. Die neue Studie stellt die erste Demonstration und den ersten Peer-Review-Bericht von Menschen mit Tetraplegie dar, um mit hirngesteuerten Signalen einen Roboterarm dreidimensional zu steuern, obwohl der Erfinder und Unternehmer Raymond Kurzweil im Jahr 2009 eine ähnliche von ihm getestete Technologie skizzierte , mit einem Chip in seinem Arm eingebettet. Ein Dokumentarfilm namens Transcendent Man, über die Prozesse und viele seiner anderen Erfindungen und Lebenswerk wurde veröffentlicht, und das Konzept des Menschen Schnittstelle und Integration von Technologie direkt in ihre Gehirne und Körper ist sicherlich eine interessante, dass Science-Fiction war ziemlich leicht auf erkunden.
Leitender Autor Dr. Leigh Hochberg, ein Neuroingenieur und Neurologe für Intensivmedizin, der Termine an der Abteilung für Veteranenangelegenheiten, der Brown University, dem Massachusetts General Hospital und Harvard hält, sagte:

"Unser Ziel bei dieser Forschung ist es, Technologien zu entwickeln, die Menschen mit Lähmungen oder Extremitätenverlust ihre Unabhängigkeit und Mobilität zurückgeben ... Wir haben noch viel mehr zu tun, aber der ermutigende Fortschritt dieser Forschung zeigt sich nicht nur in Reichweite und Reichweite Daten, vor allem aber in S3s Lächeln, als sie sich zum ersten Mal seit fast 15 Jahren Kaffee aus eigenem Antrieb servierte. "

Dr. Hochberg, ist der Sponsor-Ermittler für die klinische Pilotstudie BrainGate2.
John Donoghue, der VA und Brown Neurowissenschaftler, der vor mehr als zehn Jahren Pionierarbeit für BrainGate geleistet hat, sagte, dass die neue Arbeit zeigt, wie weit das Gebiet der Gehirn-Computer-Schnittstellen seit seiner Gründung gekommen ist.

"Dieses Papier berichtet von einem wichtigen Fortschritt, indem es bei mehr als einem Teilnehmer rigoros demonstrierte, dass eine präzise dreidimensionale neurale Kontrolle von Roboterarmen nicht nur möglich, sondern auch wiederholbar ist ... Wir sind den wiederkehrenden Alltagsfunktionen, wie einem Schluck, ein großes Stück näher gekommen Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...3/index.html Kaffee, der in der Regel mühelos von Arm und Hand verabreicht wird, für Menschen, die nicht in der Lage sind, ihre eigenen Gliedmaßen zu bewegen, und wir sind ermutigt, mehr als fünf Jahre nach der Implantation des BrainGate - Arrays bei einem unserer Teilnehmer eine nützliche Kontrolle zu sehen ein entscheidender Schritt zur Verwirklichung des langfristigen Ziels, eine Neurotechnologie zu schaffen, die Menschen mit Lähmungen oder Extremitätenverlust Bewegung, Kontrolle und Unabhängigkeit zurückgibt. "

Im Wesentlichen konnte das Roboterglied den realen Arm des Patienten ersetzen. Mit fortschrittlicheren Batterien und leichteren Legierungen ist das Konzept der bionischen Gliedmaßen nur eine Frage von ein paar Jahren. Im Brown-Experiment waren die Zielobjekte relativ groß, mehr als die Hälfte der Breite der Roboterhand, so dass der Patient eine präzise Kontrolle über die Vorrichtung ausüben musste.
In 158 an vier Tagen durchgeführten Versuchen war die Frau (S3) in 48,8 Prozent der Fälle mit dem DLR-Roboterarm und der Hand und in 69,2 Prozent der Fälle mit dem DEKA-Arm und der Hand in einer vorgegebenen Zeit in der Lage, das Ziel zu berühren. das hat den breiteren Griff.
In 45 Studien mit dem DEKA-Arm berührte der Mann (T2) 95,6 Prozent der Zeit das Ziel. Von den erfolgreichen Berührungen erfasste S3 das Ziel zu 43,6 Prozent mit dem DLR-Arm und zu 66,7 Prozent mit dem DEKA-Arm. Die Reichweite von T2 ist 62,2 Prozent der Zeit gelungen.

T2 erklärte seine Erfahrungen:

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

Patrick van der Smagt, Leiter der Abteilung Bionik und Assistive Robotik am DLR, Leiter des Lehrstuhls für biomimetische Robotik und maschinelles Lernen am DLR und der Technischen Universität München und Co-Senior Autor des Beitrags, diskutierte die Entwicklung des Arms selbst:

"Das war es, was wir uns mit diesem Arm erhofft hatten. Wir wollten einen Arm schaffen, der durch verschiedene Formen der Steuerung intuitiv genutzt werden kann. Der Arm wird bereits von zahlreichen Forschungslaboren auf der ganzen Welt eingesetzt, die seine einzigartigen Interaktions- und Sicherheitsfunktionen nutzen .Dies ist eine überzeugende Demonstration des potenziellen Nutzens des Arms durch eine Person mit Lähmung. "

Es ist sicherlich ein fantastischer Fortschritt und der Gedanke, diesen Artikel in Echtzeit einfach mit der Gehirnsteuerung schreiben zu können, ist sehr aufregend. Die direkte Gehirnsteuerung eines Computers würde die Produktivität dramatisch erhöhen.
Geschrieben von Rupert Shepherd