Body Suit kan Quadriplegics Walk helpen, Hands and Sense-texturen gebruiken

Twee getrainde apen gebruikten een brain-machine-brain interface en slaagden erin om een ??avatarhand te bewegen om de textuur van virtuele objecten te detecteren - ze gebruikten geen enkel deel van hun echte lichaam voor een van deze, wetenschappers van Duke University Center for Neuroengineering meldden in het tijdschrift Natuur. De auteurs voegden eraan toe dat deze technologie uiteindelijk kan worden gebruikt om quadriplegics weer te laten lopen, hun handen te gebruiken en de textuur van dingen met hun vingers te voelen.
EEN quadriplegic de patiënt is verlamd in alle vier de ledematen - zowel armen als benen, zoals kan gebeuren door een ongeval met het ruggenmerg. EEN dwarslaesiepatiënten de patiënt is verlamd in het onderste deel van het lichaam, inclusief de benen.
Studieleider Miguel Nicolelis, MD, PhD. zei:

"Op een dag zullen quadriplegic-patiënten in de nabije toekomst van deze technologie profiteren, niet alleen om hun armen en handen te bewegen en om opnieuw te lopen, maar ook om de textuur van objecten die in hun handen zijn geplaatst te voelen, of om de nuances van het terrein te ervaren waarop ze slenteren met behulp van een draagbaar exotische skelet. "

In dit experiment gebruikten de apen elektrische hersenactiviteit om de virtuele handen van een avatar naar het oppervlak van virtuele objecten te richten. Bij het aanraken konden ze de verschillen tussen hen onderscheiden op basis van hun texturen. De apen slaagden erin dit te doen zonder delen van hun echte lichaam te verplaatsen.

In de informatica, een avatar is een object dat een gebruiker vertegenwoordigt, de grafische weergave van de gebruiker.
De virtuele objecten in deze studie zagen er allemaal hetzelfde uit, maar ze waren ontworpen om verschillende kunstmatige texturen te hebben die alleen konden worden geïdentificeerd als de dieren virtueel hun oppervlakten met hun virtuele handen raakten - deze handen werden uitsluitend gecontroleerd door de elektrische activiteit van hun hersenen.
Kleine elektrische signalen die naar de hersenen van de apen werden gestuurd, werden als variërende texturen gezien, legden de auteurs uit. Er waren drie waargenomen objectstructuren of drie verschillende elektrische patronen.
De wetenschappers zeggen dat deze technologie - die geen deel uitmaakt van het echte lichaam van het dier - effectief kan worden gebruikt door verlamde patiënten als zij de interface tussen hersenen en machine-hersenen leren bedienen. Niet alleen zouden ze zich kunnen verplaatsen met een buitenste skeletachtige suite, ze zouden ook een soort gevoel van aanraking hebben hersteld.
Nicolelis, die ook senior auteur was, zei:

"Dit is de eerste demonstratie van een brain-machine-brain interface (BMBI) die een directe, bidirectionele link tussen een brein en een virtueel lichaam tot stand brengt.
In deze BMBI (brain-machine-brain-interface) wordt het virtuele lichaam direct gecontroleerd door de hersenactiviteit van het dier, terwijl de virtuele hand tactiele feedbackinformatie genereert die wordt gesignaleerd via directe elektrische microstimulatie van een ander gebied van de cortex van het dier.
"We hopen dat deze technologie de komende jaren zou kunnen helpen om een ??meer autonoom leven te herstellen voor veel patiënten die momenteel vastzitten zonder in staat te zijn te bewegen of een tastbaar gevoel van de omringende wereld te ervaren.
Dit is ook de eerste keer dat we een brein zien dat een virtuele arm bestuurt die objecten onderzoekt, terwijl de hersenen tegelijkertijd elektrische feedbacksignalen ontvangen die de fijne textuur beschrijven van objecten die zijn 'aangeraakt' door de nieuw verworven virtuele hand van de aap.
Een dergelijke interactie tussen de hersenen en een virtuele avatar was volledig onafhankelijk van het echte lichaam van het dier, omdat de dieren hun echte armen en handen niet bewogen, noch gebruikten ze hun echte huid om de objecten aan te raken en hun textuur te identificeren.
Het is bijna alsof je een nieuw zintuiglijk kanaal creëert waardoor het brein kan doorgaan met het verwerken van informatie die het niet meer kan bereiken via het echte lichaam en perifere zenuwen. "

De arm van de avatar werd gestuurd door de elektrische activiteit van de neuronen in de motorische cortex van de aap - tussen 50 en 200 neuronen. Tegelijkertijd ontvingen duizenden neuronen in de primaire tactiele cortex elektrische feedback van de hand van de virtuele hand, zodat de aap het ene van het andere kon zien.
Nicolelis zei:

"Het opmerkelijke succes met niet-menselijke primaten laat ons geloven dat mensen in de nabije toekomst veel gemakkelijker dezelfde taak kunnen volbrengen."

Het duurde niet lang voordat de dieren wisten wat ze moesten doen en hoe ze het moesten doen. Eén aap leerde al na vier pogingen het juiste object te selecteren, terwijl de andere negen keer moest proberen. Verschillende van de tests toonden duidelijk aan dat de apen het voorwerp echt waarnamen en niet willekeurig kozen.

Nicolelis is ervan overtuigd dat zijn bevindingen overtuigend bewijs leveren dat het maken van een robotisch exoskelet voor ernstig verlamde patiënten zodat ze zich kunnen verplaatsen en objecten kunnen onderzoeken praktisch uitvoerbaar is.
Een exoskelet kan volledig worden gecontroleerd door de vrijwillige hersenactiviteit van de verlamde mens. Tegelijkertijd genereerden sensoren in het hele pak een soort voelbare feedback, zodat zijn / haar hersenen verschillende texturen, vormen en zelfs temperaturen van verschillende objecten konden identificeren en onderscheiden. De auteurs geloven dat ze zich zelfs bewust zijn van de verschillende texturen van de grond waarop ze zouden lopen.
De Walk Again Project, een non-profit consortium opgericht door een team van Duitse, Braziliaanse, Zwitserse en Amerikaanse wetenschappers, heeft deze algemene therapeutische benadering geselecteerd voor het herstellen van de volledige lichaamsmobiliteit aan quadriplegic individuen door middel van BMBI geïmplementeerd in combinatie met een volledig robot exoskelet.
Het wetenschappelijke team wil graag een autonoom exoskelet demonstreren tijdens de openingsceremonie of de openingswedstrijd van de FIFA Wereldbeker 2014 in Brazilië.
Geschreven door Christian Nordqvist