Gehirn-gesteuerte Roboter Arm Punkte Weg, um neue Prothetik

Im April 2011 hob eine gelähmte Frau namens Cathy Hutchinson eine Tasse zum ersten Mal seit fast 15 Jahren mit einem Roboterarm gesteuert durch ihre Gedanken.

Hutchinson war gelähmt, wenn sie erlitt einen Schlaganfall, der ihr Gehirn beschädigt ihre Motorik abgeschnitten vom Rest ihres Körpers. Sie blieb nicht in der Lage zu sprechen oder zu verschieben. Für sie und andere Tetraplegiker – Menschen, die den Einsatz ihrer Arme und Beine verloren haben – Hunderte von kleinen Aufgaben außerhalb ihrer Reichweite sind. Amputierte stoßen ähnliche Probleme, wie sie derzeit haben, plumpen Prothesen zu verwenden.

Ein Projekt namens BrainGate2 könnte uns in den Tag zu nähern, wenn prothetische oder Roboter Arme Menschen ihre Gliedmaßen wieder geben könnte. Es ist die erste klinische Studie einer Gehirn-gesteuerte Roboter Extremität beim Menschen, nach John Donoghue, Neurowissenschaftler an der Brown University und das Department of Veterans Affairs. Donoghue ist einer der leitenden Prüfärzte in der Studie, deren Ergebnisse in dieser Ausgabe der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht werden.

"Die Nr. 1 Wunsch vieler Patienten wieder die Armbewegung ist," sagte Donoghue.

Das BrainGate-Projekt ist eine Kooperation zwischen dem Department of Veterans Affairs, Brown University, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School und der Deutschen Aerospace Center (DLR), die den Roboterarm entwickelt.

Einige neuere Prothesen verwenden winzige Bewegungen aus dem Stumpf eines Arms, während andere Nervenenden umleiten. Und es gibt laufende Forschung in nicht-invasive Methoden Gehirn Impulse zu lesen. Bei Affen wurde einigen Erfolg mit Implantaten berichtet, und für Leute, die nicht laufen können, gibt es Exoskelette.

Die BrainGate ist allerdings direkt auf die menschlichen motorischen Kortex, eine Strecke von zerebralen Immobilien verbunden, die in einem Streifen von der Oberseite des Kopfes in Richtung der Wangenknochen läuft. Eine kleine Auswahl an 96 Elektroden ist der Teil des motorischen Kortex beigefügt, die den Arm steuert. Diese Elektroden senden Signale über ein Kabel an einen Computer. Der Computer entschlüsselt das Signal in bestimmten Bewegungen der Roboterarm.

Das System ist noch nicht praktisch für den täglichen Gebrauch – ein Kabel an den Kopf des Patienten befestigt ist und der Computer, der die Signale verarbeitet ist noch die Größe eines Kühlschranks Wohnheim Zimmer. Donoghue sagte, das Ziel ist es, die verarbeitenden Computer genug zu verkleinern, so dass es implantierbare oder zumindest tragbar ist.

Ein weiteres Ziel ist die Elektroden Drahtlosverbindungen geben, und erstellen eine Stromquelle, kann für die letzten Jahre, ähnlich wie ein Herzschrittmacher. Donoghue und seine Kollegen wollen schließlich auch einen Roboterarm zu bauen, der wie eine Prothese für Menschen angebracht werden können, die Gliedmaßen verloren haben.

Außerdem gibt es noch Bereiche, die wie z. B. die Steuerelemente für das Interface perfektioniert werden müssen. Wenn Hutchinson den Arm zu heben Sie die Tasse Kaffee gerichtet, mussten sie nicht jede Bewegung, nur die Seiten- und habgierigen Bewegung zu lenken.

Leigh Hochberg, der Erstautor auf Nature-Artikels, sagte bei einer Pressekonferenz erklärt, dass eine der Fragen war, "wie viel von der Smarts des Systems baut man in den Arm?"

Hochberg, ein Neuroengineer und Intensivmedizin Neurologe stellte fest, dass in natürlichen Bewegung, glaubt man nicht über jede einzelne Bewegung; vieles davon ist bewusstlos. In diesem Fall wollten die Wissenschaftler um etwas ähnliches zu erreichen.

Hutchinson ist einer der beiden Teilnehmer an einer Studie, die vom Massachusetts General Hospital. (Der andere Teilnehmer ist ein Mann, als Robert, der auch durch einen Schlaganfall gelähmt war). Beide berichtet, dass die Roboterarme bewegen war nicht schwer zu tun, und nicht verlangen viel mehr Konzentration als mit einer "natürlichen" ist Waffen, obwohl mit der Maschine etwas Übung erforderte.

Das BrainGate-Projekt hatte seinen ersten Erfolg mit Menschen im Jahr 2006, als ein Patienten namens Matt Nagle, wer nach erstochen wird gelähmt war, Steuerung eines Computers Mauszeiger über die erste Iteration des BrainGate Systems zu demonstrieren konnte.

Donoghue und Hochberg, sagte, dass es noch Jahre dauern wird, bis dieses Gerät ist für Patienten verfügbar und bezahlbar – es noch von der Food and Drug Administration genehmigt werden muss.

Diese Geschichte wurde von InnovationNewsDaily bereitgestellt , eine Schwester-site zu LiveScience. Folgen Sie InnovationNewsDaily auf Twitter @News_Innovation oder auf Facebook.