211service.com
Brain Chip helpt quadriplegiepatiënten robotarmen te verplaatsen met hun gedachten
Een verlamde patiënt met een geïmplanteerde hersenchip is in staat geweest om een robotarm te gebruiken om een fles koffie te pakken en op te pakken, deze dicht genoeg bij haar gezicht te brengen zodat ze uit een rietje kon drinken en de fles vervolgens weer op de fles kon zetten. de tafel.
De quadriplegische patiënt was uitgerust met een elektronisch hersenimplantaat dat een robotarm kan aandrijven om objecten te bereiken en vast te pakken ( zie video ). Een studie die vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd Natuur laat zien dat mensen met hersenchips de apparaten kunnen gebruiken om complexe driedimensionale taken uit te voeren die nuttig kunnen zijn in het dagelijks leven. Bovendien kunnen de geïmplanteerde elektroden wel vijf jaar lang neuronale signalen opnemen - langer dan werd vermoed. In eerdere onderzoeken konden patiënten die hersenimplantaten gebruikten een cursor op een scherm verplaatsen, maar geen ingewikkelde bewegingen met objecten in de echte wereld uitvoeren.
De resultaten zijn de laatste aankondigingen van een team onder leiding van John Donoghue, een neurowetenschapper aan de Brown University. Donoghue en medewerkers hadden in 2006 gemeld dat patiënten die verlamd waren door ruggenmergletsels hersen-machine-interfaces konden gebruiken om de beweging van cursors op een scherm aan te sturen en eenvoudige bewegingen van openen en sluiten met een robothand uit te voeren. Nu hebben de onderzoekers aangetoond dat een brein-machine-interface meer gecompliceerde taken kan sturen. Mensen kunnen niet alleen een computercursor besturen, ze kunnen ook echt complexe apparaten besturen, zoals een robotarm die de functies kan uitvoeren die onze eigen arm kan doen, zegt Donoghue.
Het hersenimplantaat is een kleine reeks van vier millimeter aan elke kant (ongeveer de grootte van een baby-aspirine, zegt Donoghue) met 96 haarachtige elektroden die zich aan één kant uitstrekken. Het apparaat zit op het oppervlak van de hersenen en de elektroden dringen een millimeter door in het arm-controlerende gebied van de motorische cortex. Het implantaat registreert de impulsen van tientallen neuronen. De intentie van een patiënt om te bewegen genereert deze impulsen, die vervolgens worden verzonden naar een computer die de patronen van elektrische activiteit vertaalt in commando's die een robotarm kunnen besturen.
Wat mij opvalt aan dit onderzoek is dat het voor het eerst bij menselijke patiënten mooi laat zien dat je deze signalen kunt gebruiken om een robot aan te sturen die van belang is voor de dagelijkse activiteiten van een patiënt, zegt Andries Jackson, een neurowetenschapper aan de universiteit van Newcastle. De onderzoekers zeggen dat algoritmische verbeteringen in het oppikken van activiteitspatronen in de hersenen en het interpreteren van die patronen de sleutel waren tot de vooruitgang.
Het doel van de klinische proefstudie is om technologieën te ontwikkelen die het vermogen om te communiceren en te bewegen kunnen herstellen en om onafhankelijkheid te geven aan mensen met een neurologische aandoening of letsel. Tot nu toe hebben zeven patiënten zich ingeschreven voor de proef. De twee deelnemers aan dit laatste werk hadden allebei last van hersenstam beroertes waardoor ze niet konden praten of hun ledematen konden bewegen. Ten tijde van het onderzoek had de ene patiënt het implantaat vijf maanden, de andere meer dan vijf jaar.
De levensduur van de implantaten toont aan dat het apparaat jarenlang bruikbare signalen uit de hersenen kan opvangen, een punt van zorg in het veld. Als je iets in de hersenen stopt, is er een reactie op de aanwezigheid van dat apparaat, zegt Donoghue. Cellen worden beschadigd of verplaatst door de elektroden, en de hersenen kunnen littekenweefsel om hen heen vormen. Maar het lijkt er niet op dat de reactie van de hersenen een barrière vormt voor opname, zegt Donoghue.
Toch verslechterde het signaal na verloop van tijd. Hoewel ze vijf jaar nadat de array is geplaatst signalen opnemen, zijn de signalen niet zo stabiel van dag tot dag, zegt Jackson. Hij wijst erop dat het geleiachtige weefsel van de hersenen in onze schedel beweegt, en een rigide, vast implantaat kan de hersenen dwingen om eromheen te vervormen. Als de signalen van dag tot dag veranderen, zou [een patiënt] dan het systeem van dag tot dag opnieuw moeten kalibreren?
Voorlopig moet het implantaat worden aangesloten op een externe opstelling, maar de Brown-onderzoekers en onderzoekers van Blackrock Microsystems in Utah (dat de implantaten maakt) werken aan draadloze versies die op dieren worden getest. Donoghue hoopt dat de implantaten uiteindelijk elektrische stimulatie van de eigen spieren van een patiënt kunnen stimuleren, waardoor de noodzaak van robotarmen wordt omzeild. Dergelijke experimenten zijn veelbelovend gebleken bij niet-menselijke primaten (zie bijvoorbeeld a) recente studie van de Northwestern University ).