Bionischen Arm erschließt neue Teil des Gehirns für natürliche Bewegungen

Geist-gesteuerte Prothesen wurden eine Realität für ein paar Jahre, aber Wissenschaftler fanden nicht Möglichkeiten, um den Menschen zu geben, die sie verwenden die gleichen, glatte Motorsteuerung, die Menschen über ihre natürlichen Gliedmaßen.

Nun, sagt ein Team von Forschern, dass die Mitglieder Teil des Problems der glatten Motorsteuerung gelöst haben, indem Sie eine Prothese auf einem anderen Teil des Gehirns. Frühere Entwürfen für Geist-gesteuerte Prothesen verknüpft die Prothese entweder die Person motorischen Kortex oder des Individuums prämotorischen Kortex, die Signale vom Gehirn an den Gliedmaßen zu übersetzen.

Diesmal wurden die Verbindungen zu den Roboterarm in ein Patient posterioren parietalen Kortex, verdrahtet, befindet sich auf der Seite des Kopfes in der Nähe des Ohres.

"Die [posteriore parietalen Kortex] bildet die ursprünglichen Plänen Bewegungen, machen", sagte Richard Andersen, Professor für Neurowissenschaften am California Institute of Technology und einer der Forscher, die die neue Prothese entwickelt. Zum Beispiel wenn eine Person beschließt, eine Kaffeetasse zu holen, der posteriore parietalen Kortex werden die Schritte in Bewegung, dann Motor Cortexes übersetzen diesen Plan in tatsächliche Signale, die auf bestimmte Teile des Arms gesendet werden.

Die Forscher Signale von den posterioren parietalen Kortex verwendet ", um die Absicht des Subjekts zu extrahieren", erzählte Andersen Leben Wissenschaft. "Anstelle von"Ich will Muskeln kontrollieren,"können wir intelligente Roboter um zu erarbeiten, die feinen Details" der Bewegung eine Person machen will.

In einem Bericht in der 22 Mai-Ausgabe der Zeitschrift Science veröffentlicht erklären die Forscher, wie sie die hinteren parietalen Kortex eines Patienten, Erik G. Sorto, mit einem Computer verbunden, die als eine Art künstliche motorischen Kortex gehandelt. Der Computer verwendet bestimmte Signale aus dem parietalen Kortex um zu erkennen, welche Art von Bewegung Sorto machen soll und dann übersetzt, die Signale für den Roboterarm. [Video: Tetraplegie Patient steuert Roboter-Gliedmaßen mit seinem Gehirn]

In einem Video von den Forschern diente Sorto den Arm sich ein Bier.

Sorto die Fähigkeit, trinken Sie ein Bier kam aus der Tatsache, die dass die Signale von den parietalen Kortex dem Computer die allgemeine Flugbahn des Satzes gesagt wollte Sorto, und der Computer konnte die Bewegungen des künstlichen armes glätten, so dass sie denen eines echten Arms ähnelten. Anderen Gehirn verbunden bionischen Arm zielten auf die Decodierung der motorischen Signale mit individuellen Bewegungen, wie z. B. versuchen, einen Arm zu heben, indem wir uns vorstellen, einen einzelnen Muskel zusammenziehen, aber in der neuen Prothese soll des Computers schaute auf das ganze Bild der welche Sorto – nur "Bier," Andersen sagte.

Sorto nicht den Arm nach Hause zu nehmen und benutze es jeden Tag nur noch — die Prothese ruht sich immer noch auf einem Tisch im Labor für die weitere Forschung. Aber Anderson sagte, dass er hofft, dass die Forscher Zulassungen erhalten können, so dass es Sorto außerhalb des Labors verwenden kann.

Andersen arbeitet mit zwei anderen Patienten in den Vereinigten Staaten, die auch Prothesen, die neuronale Implantate enthalten. Man bekommt sogar ein Feedback vom Arm – ein Gefühl der Berührung, Andersen sagte. Für die neue Prothese ist es nicht klar, aber was eine solche Wahrnehmung könnte "Gefühl" für einen Benutzer mag da gibt es viele Komponenten, die eine Person, die Wahrnehmung des eigenen Körpers eingehen. Aber es ist wichtig, solche Rückmeldungen für bionischen Gliedmaßen richtig funktioniert haben. "Wenn Sie Ihre Finger betäuben, Sie Feinmotorik schwierig finden", sagte er.

Dan Moran, Associate Professor für biomedizinische Technik an der Washington University in St. Louis, sagte, dass er ein wenig skeptisch war, dass die neue Prothese feinere Motorregelung als bereits entwickelten Methoden der Verbindung mit bionischen Arm durch motorischen und prämotorischen Cortexes zur Verfügung gestellt.

Aber die neue Prothese war erfolgreich, "sie beide [der Bewegung] Flugbahn, Decodierung sind" und das Ziel dieser Bewegung, sagte Moran, wer studiert Motorsteuerung und Prothesen aber war nicht in der neuen Forschung beteiligt. In der neuen Prothese "Was unterscheidet, ist der Bereich des Gehirns verwendet: [posterioren parietalen Kortex] gegenüber der Premotor," sagte er.

Krishna Shenoy, Professor für Elektrotechnik, neuronale Prothesen an der Stanford University, studiert, war begeistert von der neuen Prothese. "Das ist eindeutig die allerersten Aufnahmen von [der] posterioren parietalen Kortex des Menschen im Zusammenhang mit der Qualifikation die Signale für den Einsatz in Prothesen", sagte er. "Es ist wichtig, viele Hirnareale für den möglichen Einsatz in Prothesen, zu untersuchen, wie verschiedene Bereiche durchaus verschiedene Vorteile haben könnte."

"Dies ist ein hervorragendes Beispiel für diese wichtige Biomedizin und technische Forschung Weg in Aktion", sagte Shenoy.

Andersen sagte, will er weiter an der Verfeinerung des Systems arbeiten. Ein weiterer Schritt wird sein, die Patienten Kontrolle über einzelne Ziffern geben.

Schließlich könnte eine Kombination aus Techniken bionischen Arm für viele Patienten zu verwirklichen. "[Sorto] über den Anstieg seiner Lebensqualität war angenehm überrascht," sagte Andersen.

Die Studie erscheint in der 22 Mai-Ausgabe der Zeitschrift Science.

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