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Bionic Bodies: Warum die Zukunft für Tetraplegiker Sieht so hell

2011-11-04 3
   
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résuméDer Forscher, der herausgefunden, wie Affen virtuelle Objekte manipulieren könnte dann auch auf eine neue Herausforderung: Unterstützung der Tetraplegiker bis 2014 laufen In der letzte einer Reihe von Science-Fiction-ähnliche Fortschritte in den letz
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Der Forscher, der herausgefunden, wie Affen virtuelle Objekte manipulieren könnte dann auch auf eine neue Herausforderung: Unterstützung der Tetraplegiker bis 2014 laufen

Bionic Bodies: Warum die Zukunft für Tetraplegiker Sieht so hell


In der letzte einer Reihe von Science-Fiction-ähnliche Fortschritte in den letzten Jahren, Forscher von der Duke University haben einen Weg entdeckt Affen nur zu erlauben, nicht virtuelle Objekte zu manipulieren, sondern mit einem virtuellen Arm Textur zu erkennen. Diese Forschung ist Teil eines Projekts Weg erneut aufgerufen, in der internationalen Teams zusammengearbeitet haben ein Gadget zu entwickeln, die Menschen mit Rückenmarksverletzungen können zu gehen, interagieren mit, und, was vielleicht am wichtigsten ist, zu fühlen, die Konturen und Texturen der Welt um sie herum.

Die Technologie beinhaltet eine komplizierte Ehe der Neurowissenschaften und Physik. In der neuen Studie, die Forschungs-Team, angeführt von Neurophysiologen Miguel Nicolelis, verwendet, um eine "Brain-Machine-Gehirn" Schnittstelle Affen zu ermöglichen Texturen zu erfassen, die eigentlich nicht existieren. Sie stellten Anordnungen von Mikroelektroden in zwei Regionen der Affen "Gehirn: motorischen Kortex, die vorsätzliche Bewegung steuert, und dem somatosensorischen Kortex, die regelt, wie die Tiere die Außenwelt wahrzunehmen.

"Das ultimative Ziel ist es, einen Roboter-Weste für den ganzen Körper zu bauen. Eine Gehirnaktivität einer Person wird die Bewegung der Gliedmaßen zu steuern."

Ein Computer aufgezeichnet, die "Absichten" des Motors Rinden 'Affen, die die Affen erlaubt einen Avatar Arm mit Gedanken (neuronale Aktivität) allein zu steuern. Die virtuellen Arme virtuelle Objekte in Kontakt gebracht, die visuell identisch waren, aber in der Textur unterschieden. Die Oberflächen der virtuellen Objekte zurückgeschickt Signale an die Zellen des somatosensorischen Kortex 'Affen, so dass sie die Textur Diskrepanz in diesen "Gefühl" Bereiche des Gehirns zu erkennen.

"Wir Texturinformationen in die Region des Gehirns geschickt, wo taktile Informationen verarbeitet werden", sagt Nicolelis. "Das Tier in der Lage war Texturen zu unterscheiden. Niemand hat das bisher zu erreichen konnte. Mit dieser Technologie haben wir eine bidirektionale Verbindung zwischen Gehirn und virtuelle Objekt."

Die Technologie ist auch beeindruckend, weil es die Aktivität von tausend Neuronen auf einmal aufzeichnet. "Die meisten Methoden sind nur in der Lage 50 bis 100 Zellen zu einem Zeitpunkt zu erfassen," Nicolelis sagt: "so ist dies eine Größenordnung größer ist, und ermöglicht es uns, viel raffinierter Manipulationen zu tun."

Diese Entdeckungen sind ein Segen für die Gegend, da eine taktile Rückmeldung eine weit überlegene Mittel zur Verwendung von visuellem Feedback präsentiert, und auf diese Weise öffnet es einige interessante Möglichkeiten für die prothetische Entwicklung. Vieles von dem, wie wir mit der Welt interagieren beruht auf der konstanten Fluss von eingehenden physikalischen Informationen, die sehr viel zuverlässiger als visuelles Feedback ist. Wenn Sie von einem Stuhl aufzustehen, zum Beispiel, setzen Sie auf Ihren Körper cues, Ihnen zu sagen, ob Sie so erfolgreich gemacht haben - Ihre Augen in den Prozess der relativ wenig Hilfe.

Nicolelis und Kollegen haben bereits gezeigt, dass Affen Objekte mit einem Roboterarm, indem sie ihre Gehirne nur manipulieren kann. physikalische Manipulation von Objekten mit der neuen Forschung, die Forschungszusammenführung demonstrieren virtuellen taktiles Feedback demonstrieren - und kurz, körperliche Feedback von einem tatsächlichen Objekt - werden die nächsten Projekte sein.

"Es gibt viele Zwischenschritte" Nicolelis sagt ", aber letztlich wollen wir wieder jemand machen gehen. Wir werden bald zeigen, dass wir die volle Körperbewegung steuern können. Wir haben bereits Roboterbewegung der oberen und unteren Gliedmaßen und Affen gezeigt haben verwendeten kortikalen Aktivität auf Objekte zu manipulieren. "

Das Endprodukt klingt eher wie die Einbildungen von Dr. Octavius: Eine voll funktionsfähige Exoskelett, manipuliert durch Verbindungen zum Motor und somatosensorischen Kortex des Patienten. "Das ultimative Ziel" Nicolelis sagt: "ist ein Roboter-Weste für den ganzen Körper zu bauen. So wie in dieser Studie wurde ein Gehirnaktivität einer Person steuert die Bewegung der Gliedmaßen und sensorisches Feedback von der Außenwelt zu bekommen."

Diese Art von Technologie könnte die Art und Weise revolutionieren, Para- und Tetraplegiker leben ihr Leben. Gemäß Nicolelis, ob und wann ein gehirngesteuerte Exoskelett alltäglich wird, werden Verletzungen des Rückenmarks insgesamt ein anderes Tier sein. Ärzte theoretisch würde diese Art der Technologie verwenden zur Behandlung von Patienten unmittelbar nach einer Verletzung des Rückenmarks, so dass in einem Rollstuhl leben ein Ding der Vergangenheit sein könnte.

Obwohl dies alles ein wenig futuristisch klingt, ist das Ende-Datum für dieses Projekt seltsam nahe. "Wir sind mit der brasilianischen Regierung arbeiten, der Fonds das Projekt unterstützt", sagt Nicolelis. "Bei der Fußballweltmeisterschaft 2014 feiern wir hoffen, eine brasilianische Teenager mit Tetraplegie zu haben, zu Fuß aus und die Öffnung Kick zu machen."

Während der Anzug für den Kick-off ein Prototyp sein kann, die Technologie, die in der klinischen Praxis eingesetzt werden könnten, werden nicht aus viel weiter sein, sagen die Forscher, die es innerhalb der nächsten zehn Jahre für die Patienten verfügbar sein wird projizieren. Nicolelis versichert uns, dass die Forschung bis zu seinem Versprechen lebt. "Seit dieser Veröffentlichung," sagt er, "wir haben gezeigt, dass es möglich ist, auch komplexere Aufgaben mit dem Gehirn-Maschine-Gehirn-Schnittstelle ausgeführt werden. Die nächsten Papiere wir haben kommen aus sein wird, noch schöner."

Die Idee, dass diese Art von neuro-technische Lösung für die Patienten in unserem Leben vorhanden sein könnte, ist spannend. Aber die Zeit wird zeigen, ob es sich um eine Sache für Wunder oder Marvel ist.

Bild: Pedro Talens Masip / Shutterstock .

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