In einer Studie von Herzog Forscher führten , haben Affen gelernt , um die Bewegung der beiden Arme auf einen Avatar mit nur ihre Hirnaktivität zu kontrollieren.
Die Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift Science Translational Medicine veröffentlicht wurde, voran Bemühungen um bilaterale Bewegung im Gehirn gesteuerten Prothesen für schwerstgelähmte Patienten zu entwickeln.
Um die Affen ermöglichen, zwei virtuelle Rüstungskontrolle , aufgezeichnet Forscher fast 500 Neuronen aus mehreren Bereichen in beiden Gehirnhälften von Gehirn der Tiere , die größte Anzahl von Neuronen aufgenommen und die bis heute berichtet .
Millionen von Menschen weltweit leiden an sensorischen und motorischen Defiziten von Rückenmarksverletzungen verursacht werden. Forscher arbeiten an der Entwicklung von Instrumenten zur Wiederherstellung ihrer Mobilität und Tastsinn indem ihr Gehirn mit Hilfsmitteln . Das Gehirn -Maschine-Schnittstelle Vorgehensweise bei der Duke University Center for Neuroengineering in den frühen 2000er Jahren Pionierarbeit geleistet , hält Versprechen für die Erreichung dieses Ziels . Bislang Gehirn -Maschine-Schnittstellen nur eine einzige Steuerung Prothese .
" Bimanuelle Bewegungen in unserer täglichen Arbeit - von der Eingabe auf der Tastatur , um das Öffnen einer Dose - sind von entscheidender Bedeutung ", sagte der leitende Autor Miguel Nicolelis , MD, Ph.D., Professor für Neurobiologie an der Duke University School of Medicine. "Future Gehirn -Maschine-Schnittstellen auf die Wiederherstellung der Mobilität des Menschen ausgerichtet wird , um mehrere Glieder beinhalten, um schwerstgelähmte Patienten von großem Nutzen . "
Nicolelis und seine Kollegen untersuchten Groß kortikalen Aufnahmen zu sehen, ob sie sich ausreichend Signale an Gehirn-Maschine- Schnittstellen ermöglichen die präzise Regelung von Zweihandbewegungen.
Die Affen wurden in einer virtuellen Umgebung , in dem sie realistisch avatar Arme auf einem Bildschirm angesehen und wurden aufgefordert, ihre virtuellen Hände auf bestimmte Ziele in einem bimanuelle motorische Aufgabe stellen geschult. Die Affen zuerst gelernt, die avatar Arme unter Verwendung eines Paares von Joysticks kontrollieren, sondern waren in der Lage zu lernen, nur ihre Hirnaktivität verwenden, um beide Arme avatar ohne sich zu bewegen ihre eigenen Arme bewegen .
Als Leistung der Tiere bei der Kontrolle sowohl virtuelle Waffen im Laufe der Zeit verbessert , beobachteten die Forscher weit verbreitet Plastizität der kortikalen Bereiche ihres Gehirns . Diese Ergebnisse legen nahe , dass der Affen Gehirn kann die avatar Arme in ihre inneren Bild von ihrem Körper zu integrieren , eine Feststellung, vor kurzem von den gleichen Forscher in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences berichtet .
Die Forscher fanden auch, dass die kortikalen Regionen zeigten spezifische Muster neuronaler elektrische Aktivität während bimanuelle Bewegungen, die von der neuronalen Aktivität zu bewegen jeden Arm separat hergestellt unterschieden .
Die Studie legt nahe , dass sehr große neuronale Ensembles - nicht einzelnen Neuronen - definieren die zugrunde liegenden physiologischen Einheit der normalen motorischen Funktionen . Kleine neuronalen Muster der Hirnrinde nicht ausreicht, um komplexe motorische Verhaltensweisen mit einem Gehirn -Maschine-Schnittstelle steuern.
" Wenn wir uns die Eigenschaften einzelner Neuronen oder von ganzen Populationen von Rindenzellen , bemerkten wir, dass einfach der Zusammenfassung der neuronalen Aktivität zu Bewegungen der rechten und linken Arme korreliert erlaubten uns nicht, vorauszusagen, was die gleichen einzelnen Neuronen oder neuronalen Bevölkerung tun würde, wenn beide Arme wurden in einem Zweihand Aufgabe engagiert ", sagte Nicolelis . "Dieses Ergebnis deutet auf eine emergente Eigenschaft des Gehirns - eine nicht-lineare Summation . - Für , wenn beide Hände auf einmal eingelegt"
Nicolelis wird Einbeziehung der Ergebnisse der Studie in den Weg wieder Project, einer internationalen Kollaboration arbeiten, um ein Gehirn gesteuerte neuroprothetische Gerät zu bauen. The Walk Wieder Projekt plant, seine erste gehirngesteuertenExoskelett , das derzeit entwickelt wird, während der Eröffnungsfeier der FIFA WM 2014 zu demonstrieren.