Gehirn-Implantat ermöglicht ein Affe steuern eine andere

In Arbeit inspiriert zum Teil durch den Film "Avatar", ein Affe kontrollieren konnte den Körper ein anderer Affe mit Gedanken allein durch das Gehirn des Puppenspieler Affen auf die Wirbelsäule des anderen durch eine Prothese zu verbinden, sagen Forscher.

Diese Erkenntnisse helfen könnte zu Implantaten führen, die Patienten, die Lähmung überwinden helfen, hinzugefügt Wissenschaftler.

Lähmung durch Nerven oder das Rückenmark Schaden bleibt eine Herausforderung für die aktuellen Operationstechniken. Wissenschaftler versuchen nun, Bewegung wieder herzustellen, solche Patienten mit Gehirn-Maschine-Schnittstellen, mit denen Menschen zu bedienen Computer oder Roboter-Gliedmaßen zu kontrollieren. [Affe Avatare: Primaten bewegen virtuelle Arme mit Verstand (Video)]

"Aber wir waren interessiert, ob eine Aktivität des Gehirns nutzen könnten, um Kontrolle zu helfen eigenen Leib, wie gelähmt", sagte Studienautor Ziv Williams, ein Neurowissenschaftler und Neurochirurg an Massachusetts General Hospital der Harvard Medical School in Boston. "Der Vorteil ist, dass Sie den eigenen Körper im Gegensatz zu einem mechanischen Gerät, die viel Unterstützung brauchen kann und ist nicht immer sinnvoll verwenden, mit dir herumtragen."

Letztlich "die Hoffnung auf einen funktionalen Bypass für das beschädigte Rückenmark oder Hirnstamm zu schaffen, so dass Patienten ihre eigenen Körper steuern können", sagte Williams Live Science.

Die Forscher entwickelten eine Gehirn-Rückenmark-Prothese, die zwei erwachsenen männlichen Rhesusaffen verbunden.

"Ich war ein wenig inspiriert durch den Film"Avatar",", sagte Williams. Die Hauptfigur in dem Science-Fiction-Film von 2009 ist querschnittsgelähmt und verbindet sein Gehirn mit einem Computer, der ihm hilft Kontrolle einen künstlichen Körper.

Der Affe, der diente als der Meister Elektroden in sein Gehirn, während der Affe, der diente hatte als Avatar Elektroden in seiner Wirbelsäule verkabelt hatte verdrahtet. Der Avatar Hand war auf einen Joystick platziert, die einen Cursor auf der Master Bildschirm angezeigten gesteuert.

Der Avatar Affe wurde sediert, so dass er keine Kontrolle über seinen eigenen Körper hatte. Computer entschlüsselt die Gehirnaktivität der master Monkey und übermittelt die Signale an das Rückenmark und die Muskeln des Avatar-Affen. Dies ermöglichte den Master, um den Cursor zu steuern, durch Verschieben der Hand des Avatars. Der Meister erhielt eine Belohnung von Saft ging er erfolgreich den Cursor auf ein Ziel.

"Wahrscheinlich die größte Herausforderung, die wir hatten dies in Echtzeit war," sagte Williams. "In der Theorie, Sie können erfassen neuronalen Aktivität jederzeit offline analysieren und verwenden diese Signale an um das Rückenmark oder Muskeln zu stimulieren. Der Trick ist in der Lage, herauszufinden, was der Affe in Echtzeit beabsichtigt ist und dann Stimulation das Rückenmark oder Muskeln um die gewünschten Bewegungen zu erstellen."

Kontrolle jeden einzelnen Muskel in einer Extremität, eine gewünschte Bewegung durchzuführen wäre sehr komplex. Die Forscher vereinfacht dieses Problem "durch die Konzentration auf das Ziel der Bewegung, im Gegensatz zu der Muskeln und Gelenke für die Bewegung verwendet werden", sagte Williams.

Die Wissenschaftler betonen das Ziel dieser Forschung ist nicht für eine Person, den Körper eines anderen zu kontrollieren. Eher, wenn es um die Behandlung von Patienten mit Verletzungen des Rückenmarks, wie z. B. Tetraplegiker, "Wir stellen uns ein Microchip ins Gehirn aufzeichnen die Aktivität hinter der Absicht für Bewegung und setzen ein weiteres Mikrochip im Rückenmark unterhalb der Stelle der Verletzung, Bewegungen der Gliedmaßen zu stimulieren und dann verbinden die Mikrochips setzen", sagte Williams.

"Dies ist nur ein Proof-of-Concept", sagte Williams. "Wir hatten nur die Affen zu einem Zeitpunkt ein paar Ziele anstreben – klinisch nützlich zu sein, müssten wir in der Lage, viele verschiedene Bewegungen im Raum für Feinmotorik verursachen. Wir denken immer noch, im Prinzip, was möglich ist."

Williams und seine Kollegen Maryam Shanechi und Rollin Hu detailliert ihre Ergebnisse heute online (18. Februar) in der Zeitschrift Nature Communications.

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