پروتز ارائه می دهد زمان واقعی کنترل ذهن از دست رباتیک

محققان شنود گذاشته ضعف نهفته سیگنال از بازوی اعصاب و تقویت آنها برای ایجاد یک پروتز است که قادر می سازد در زمان واقعی حسی انگشت-کنترل سطح یک دست رباتیک.

برای رسیدن به این هدف محققان توسعه یافته راهی برای اهلی احساسی انتهای عصب جداگانه ضخامت عصب بسته نرم افزاری به کوچکتر از الیاف است که قادر به کنترل دقیق تر و تقویت سیگنال های آینده از طریق کسانی که اعصاب است.

این رویکرد شامل کوچک عضلانی گرافت و الگوریتم های یادگیری ماشین قرض گرفته شده از مغز و ماشین رابط زمینه است.

“این بزرگترین پیشرفت در کنترل حرکتی برای افراد مبتلا به قطع عضو در بسیاری از سال ها می گوید:” پل Cederna استاد جراحی پلاستیک در دانشکده پزشکی دانشگاه میشیگان و استاد مهندسی پزشکی.

“ما در حال توسعه یک روش برای ارائه به فردی انگشت کنترل پروتز با استفاده از دستگاه های اعصاب در یک بیمار باقی مانده اندام. با آن ما شده اند قادر به ارائه برخی از پیشرفته ترین پروتز کنترل است که جهان به خود دیده است.”

“شما می توانید تقریبا هر چیزی شما می توانید با یک دست با آن دست. آن را به ارمغان می آورد شما را به یک حس عادی.”

“شما می توانید یک دست مصنوعی انجام بسیاری از چیزها, اما این بدان معنی نیست که فرد به طور مستقیم کنترل آن. تفاوت در این است که آن را با این نسخهها کار در ابتدا سعی کنید فقط با فکر کردن در مورد آن, و این چیزی است که رویکرد ما ارائه می دهد و می گوید:” سیندی Chestek دانشیار مهندسی پزشکی در دانشکده مهندسی.

“این کار اولین بار ما آن را سعی کردم. هیچ آموزش برای شرکت کنندگان است. همه یادگیری اتفاق می افتد در الگوریتم های ما. که متفاوت از روش های دیگر.”

این گزارش محققان نتایج خود را با چهار شرکت کنندگان در مطالعه با استفاده از Mobius بیونیک لوقا بازو در علم پزشکی ترجمه.

اعصاب یک بلند گو حرف زدن’

در حالی که شرکت کنندگان در مطالعه نیست و در عین حال اجازه را به بازو خانه در آزمایشگاه آنها قادر به انتخاب کنید تا بلوک با یک گیره درک; حرکت انگشت شست خود را در یک حرکت مداوم به جای مجبور به انتخاب از دو موقعیت; بالابر spherically شکل اشیاء و حتی یک نسخه از قیچی به نام Rock, Paper, انبردست.

“آن را مانند شما یک دست دوباره می گوید:” مطالعه از شرکت کنندگان جو همیلتون که از دست بازوی خود را در یک آتش بازی حادثه در سال 2013. “شما می توانید تقریبا هر چیزی شما می توانید با یک دست با آن دست. آن را به ارمغان می آورد شما را به یک حس عادی.”

Hamilton uses the prosthetic arm to grab a small zipper in a suitcase of objects used to test the hand, holding it with his left hand and sticking his tongue out a bit with effort
جو همیلتون به طور طبیعی با استفاده از ذهن خود را به کنترل یک DEKA پروتز دست به خرج کردن یک زیپ کوچک در دست توسعه پلت فرم تست. (اعتبار: Evan Dougherty/میشیگان)

یکی از بزرگترین موانع در ذهن کنترل پروتز بهره برداری است قوی و با ثبات سیگنال های عصبی به خوراک اندام مصنوعی. برخی از گروه های تحقیقاتی—کسانی که مشغول به کار در مغز و ماشین رابط میدان رفتن تمام راه را به منبع اصلی مغز. این لازم است در هنگام کار با افرادی که فلج شده. اما آن را تهاجمی و پر خطر.

برای افراد مبتلا به قطع عضو محیطی اعصاب—شبکه ای که طرفداران خارج از مغز و نخاع شده اند اما آنها تا به حال هنوز منجر به یک راه حل دراز مدت برای یک زن و شوهر از دلایل: سیگنال های عصبی آنها را حمل کوچک هستند. و روش های دیگر برای برداشتن آن سیگنال های درگیر پروب که eavesdropped توسط نیروی. این “ناخن در اعصاب” به عنوان محققان گاهی اوقات مراجعه به آنها منجر به بافت اسکار که muddles که در حال حاضر ضعف سیگنال در طول زمان است.

این تیم آمد تا با یک راه بهتر است. آنها پیچیده کوچک عضلانی گرافت در اطراف پایانه های عصبی در شرکت کنندگان اسلحه. این “احیا کننده عصب محیطی رابط” یا RPNIs پیشنهاد قطع اعصاب بافت جدید به چفت در را. این مانع از رشد عصب توده ها به نام neuromas که منجر به خيالی درد.

همچنین به اعصاب یک بلند گو حرف زدن. عضله گرافت تقویت سیگنال های عصبی. دو نفر از الکترودهای کاشته شده در عضلات خود گرافت و الکترودها قادر به ثبت این سیگنال های عصبی و تصویب آنها را به یک دست مصنوعی در زمان واقعی است.

“به دانش من را دیده ایم بزرگترین ولتاژ ثبت شده از یک عصب نسبت به قبلی نتایج” Chestek می گوید. “در رویکردهای قبلی شما ممکن است دریافت 5 ضبط کند یا 50 ضبط کند—بسیار کوچک سیگنال. ما دیده ایم اولین millivolt سیگنال.

“بنابراین در حال حاضر ما می توانید دسترسی به سیگنال های مرتبط با فرد انگشت شست حرکت چند درجه آزادی انگشت شست حرکت های فردی ، این باز می شود تا یک دنیای جدید رو بطور کامل برای افرادی که اندام فوقانی پروتز کاربران است.”

و خود را رابط در حال حاضر سال به طول انجامید. دیگران تنزل در ماه با توجه به بافت اسکار.

آینده از پروتز

این یافته ها همچنین باز کردن فرصت های جدید برای زمینه می گوید Chestek که تخصص در زمان واقعی الگوریتم های یادگیری ماشین به ترجمه سیگنال های عصبی به جنبش قصد.

“چه ما در حال حاضر سیگنال های عصبی هستند به اندازه کافی خوب به درخواست تمام جهان از چیزهایی که ما یاد گرفته در مغز کنترل الگوریتم کنترل عصبی,” او می گوید.

رویکرد تولید سیگنال برای حرکات ظریف تر از آنچه امروز پروتز دست قادر به.

“دیگر گروه های تحقیقاتی به این کمک به عنوان به خوبی, اما ما leapfrogged قابلیت های پروتز دست که در حال حاضر در دسترس است. من فکر می کنم این انگیزه قوی برای پیشرفت بیشتر از پروتز دست شرکت می گوید:” فیلیپ Vu همکار تحقیقاتی در مهندسی پزشکی و نویسنده اول این مقاله.

یک کارآزمایی بالینی در حال انجام است و این تیم است که به دنبال شرکت کنندگان است.

“بنابراین بسیاری از چیزهایی که ما در یک آزمایشگاه تحقیقاتی اضافه کردن به دانش در این زمینه, اما شما هرگز در واقع یک فرصت برای دیدن چگونه است که اثرات یک فرد” Cederna می گوید. “هنگامی که شما می توانید به نشستن و تماشای یک نفر با یک دستگاه پروتز چیزی است که غیر قابل تصور بود 10 سال پیش از آن بسیار لذت بخش است. من خیلی خوشحال هستم برای شرکت کنندگان و حتی بیشتر از مبارک برای همه مردم در آینده است که این کمک خواهد کرد.”

“این رفتن به یک راه از اینجا اما ما در حال رفتن به توقف کار در این تا زمانی که ما می توانیم به طور کامل بازیابی سفت حرکات دست. که رویای neuroprosthetics می گوید:” Chestek.

دارپا و موسسه ملی بهداشت تامین می شود ،

منبع: دانشگاه میشیگان

اصلی مطالعه DOI: 10.1126/scitranslmed.aay2857

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de