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一個一步觸敏假肢
芝加哥大學(xué)的研究旨在奠定觸感假肢,可能有一天感覺信息傳遞實時截肢者通過直接接口與大腦。
這項研究發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上,標志著新技術(shù),一步,如果實施成功,會增加其靈活性和臨床可行性的機器人假肢。
“恢復(fù)感覺運動功能的手臂,你不僅要取代電機信號,大腦發(fā)送到手臂的運動方向,但你也不得不代替感官信號,手臂發(fā)回給大腦,”該研究的資深作者,博士Bensmaia Sliman學(xué)系助理教授生物的生物學(xué)和解剖學(xué)在芝加哥大學(xué)。“我們認為關(guān)鍵是要調(diào)用我們了解大腦如何完好的生物處理感覺信息,然后試圖復(fù)制這些模式的神經(jīng)活動通過刺激大腦。
Bensmaia的研究屬于革命性修復(fù)多年國防高級研究計劃局(DARPA)項目,旨在創(chuàng)建一個模塊化、人工上肢,恢復(fù)自然電動機控制和感覺在截肢者。
管理由約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室,項目已經(jīng)召集了一個跨學(xué)科團隊的專家從學(xué)術(shù)機構(gòu)、政府機構(gòu)和私人公司。
Bensmaia和他的同事們在芝加哥大學(xué)工作具體感官方面的這些四肢。在一系列的實驗中猴子他們確定了模式的神經(jīng)活動過程中發(fā)生的自然對象操作,然后成功地誘導(dǎo)這些模式通過人工的方式。
根據(jù)一項聲明,第一組實驗集中在接觸位置,或者感覺那里的皮膚已經(jīng)被感動了。這些動物被訓(xùn)練識別的幾種模式,物理接觸他們的手指。研究人員然后連接電極的大腦區(qū)域?qū)?yīng)于每個手指和身體的接觸與電刺激取代交付給適當?shù)拇竽X區(qū)域。結(jié)果看到動物相同的方式回應(yīng)人工刺激那樣身體接觸。
接下來,研究人員關(guān)注的感覺壓力。在這種情況下,他們開發(fā)了一個算法來生成適當?shù)臄?shù)量的電流引起轟動的壓力。再次,動物的反應(yīng)是相同的是否都是通過手指的刺激感覺,或通過人工的方式。
最后,Bensmaia和他的同事研究了接觸事件的感覺。當手或者釋放一個對象第一次親密接觸,它產(chǎn)生一陣大腦的活動。再次,研究人員證實這些爆發(fā)的大腦活動可以模仿通過電刺激。
這些實驗的結(jié)果是一組指令,它可以被納入機械仿生手臂提供感官反饋到大腦通過神經(jīng)接口。Bensmaia相信這樣的反饋將使這些設(shè)備接近正在進行人體臨床試驗。
“算法破譯電機信號已經(jīng)很長的路,你現(xiàn)在可以控制武器與七自由度。這是非常復(fù)雜的。但是我認為這是一種強大的論據(jù),他們將不會被臨床可行的,直到感覺反饋是合并,“Bensmaia說。其實,這些肢體的功能將大幅增加。
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