Dieser Affe ist ein Rollstuhl mit seinen Geist kontrollieren.
Forscher haben eine drahtlose Brain-Interface entwickelt, Affen, die Bewegungen der Roboter-Rollstuhl mit ihren Gedanken allein zu kontrollieren. Der Durchbruch deutet an, daß ähnliche Schnittstellen schwer gelähmte Personen, alle Arten von Roboter-Geräten mit ihrem Verstand zu navigieren.
Vor dieser Studie verwendeten die Forscher Gehirn-Maschine-Schnittstellen (BMIs) Primaten Prothesen steuern helfen. Wie diese neue Forschung zeigt, es ist aber auch möglich, die Aufnahmen von kortikalen Implantate und nutzen sie, um Ganzkörper-Bewegung zu erleichtern. Obwohl die neue Forschung auf die Bewegungen eines Rollstuhls ausgerichtet wurde, empfehlen die Erkenntnisse über BMIs, anspruchsvollere robotische Geräte gesteuert werden könnte, erfordert keine physischen Eingriff erfolgt. Die Details dieser Arbeit finden Sie jetzt in der Natur- Wissenschaftlichen Berichten.
Die neue Studie, unter der Leitung von Gehirn-Schnittstelle-Experte Miguel Nicolelis von Duke Gesundheit ist die erste erfolgreich mit BMIs für Ganzkörper Fortbewegung. Durch Implantation von einem drahtlosen, hoher Durchsatz Multi-Kanal-Gerät in den Gehirnen von Affen, die Forscher gezeigt, dass die Tiere lernen können, mit einem elektronischen Rollstuhl mit etwa 300 Neuronen frei herumlaufen. Das Gerät erlaubt ihnen eine Flugbahn von Moment zu Moment vorstellen und auf ein Ziel über die drahtlose Verbindung zu navigieren.
Das Experiment ist Teil des Nicolelis Walk Projekt wieder, die Technologien ausgerichtet ist, die die Gehirnwellen der Gelähmte Menschen lesen und übersetzen sie in Signale, die Prothesen und anderen Hilfsgeräten steuern können.
"Wir orientieren uns nicht am Rollstuhl – wir entwickeln tatsächlich Roboter Exoskelette parallel dazu," sagte er. "Aber im Prinzip könnte es jede Art von Fahrzeug sein, weil dies ein Allzweck-Ansatz ist." Das System konnte von schwerbehinderte Patienten verwendet werden, um "intelligente" Verschiedenes rund um das Haus zu steuern.
Dieses Experiment begannen mehrere Jahre her, als Nicolelis Hunderte von haarfeinen beschäftigt in den Gehirnen von zwei Rhesus-Makaken implantiert. Die Affen sind ansonsten völlig gesund und haben keine körperlichen Einschränkungen; in den Worten von Nicolelis sind sie "sogar gesünder als manche Menschen leben in den Vereinigten Staaten."
Die Tiere wurden ausgebildet, um ihren Rollstuhl auf eine Belohnung, eine Schüssel mit Trauben zu navigieren. Die Forscher aufgezeichnet sorgfältig die Affen Aktivität des Gehirns, wie dies geschah. Danach programmiert sie einen Computer, um die eingehenden Signale des Gehirns in digitalen motorische Befehle zu übersetzen, die die Bewegungen des Rollstuhls gesteuert.
Im Gegensatz zu bisherigen Experimenten in denen Primaten robotische Gliedmaßen kontrolliert nicht die Affen bereits ausgebildete mit Joysticks. Dies ist wichtig, weil Menschen verloren haben Kontrolle und Mobilität durch Tetraplegie motor oder ALS nicht verwenden können ihre Hände oder andere Teile der ihren Körper auf das System zu gewöhnen.
"Im Wesentlichen wird der Rollstuhl immer ein Bestandteil der Affenkörper."
Faszinierend, die Affen, die im Laufe der Zeit an die Aufgabe besser geworden. Sie wurden effizienter zu navigieren, und Analyse der Signale des Gehirns zeigte, dass die Affen tatsächlich ihrer Entfernung in die Schüssel Trauben Betrachtung waren. Nach Ansicht der Nicolelis zeigte dieses Signal, das zu Beginn des Experiments war nicht, enorme Flexibilität des Gehirns in einem völlig fremden Mobilgerät zu assimilieren. "Unsere Daten zeigen, dass der Rollstuhl von der Affe Gehirn als verlängerter Arm ihrer körperlichen Darstellung seiner selbst assimiliert werden ist," sagte er, "im Wesentlichen der Rollstuhl ist immer ein Teil von der Affenkörper."
Anderen BMIs bestehen, einschließlich nicht-invasive Schnittstellengeräte Elektroenzephalographie (EEG) angetrieben. Leider sind diese Geräte sehr begrenzt in Bezug auf was sie in der Lage zu kontrollieren sind. Die neue Forschung schlägt vor, dass um komplexe Ganzkörper-Bewegungen aufzeichnen, permanente Gehirn-Implantate erforderlich sind. Für den Menschen würde dies bedeuten, Chirurgie und möglichen Verschleiß-und-zerreißen des Implantats. Aber wie Nicolelis Forschung gezeigt hat, erscheinen diese Implantate haltbar und sicher.
Implantate haben nur für ein paar Wochen oder ein paar Monate im menschlichen Gehirn verlassen worden, aber Nicolelis Implantate sind jetzt sieben Jahre alt. Um diese Haltbarkeit zu erreichen, nutzten die Forscher einen flexiblen haarähnlichen Microfili. Nach der Implantation setzt sich das Array langsam in Ort wie seine Mikrofasern halten das Hirngewebe. Und weil die Implantate mit dem Gewebe bewegen, scheinen sie nicht das Gehirn schädigen. "Das macht uns sehr zuversichtlich, dass dieser neuartigen Technologie sehr bald bei Menschen angewandt werden kann," sagte Nicolelis. Studien am Menschen sind in der Tat wahrscheinlich der nächste Schritt.
"Wir werden jetzt gehen", sagte er. "Wir sind mit der Technologie bereit, damit wir vorbereitet sind, menschliche Implantate beantragen. Nach 17 Jahren der Forschung sind wir endlich da. "Ich denke, wir sind für sie bereit."
[Der Natur wissenschaftliche Berichte]