Ein Schritt nach vorn für berührungsempfindliche Prothesen

Die Fähigkeit, halten und bewegen Sie Objekte beruht auf sensorische Signale von der Hand zum Gehirn , eine Fähigkeit, die Amputierten fehlen aktuelle Prothesen gesendet. Aber neue Forschung von der University of Chicago Mai ein Tag führen zu berührungsempfindlichen Prothesen , die direkt mit dem Gehirn kommunizieren.

Die Forscher , von Sliman Bensmaia , Assistant Professor in der Abteilung für Organismal Biology und Anatomie an der Universität von Chicago führte , glauben, dass ihre Forschung könnte dazu beitragen , sowohl die Beweglichkeit und Funktion des Roboter Gliedmaßen erhöhen.

Durch Experimente mit Affen, er und sein Team aufgezeigt neuronalen Aktivitätsmuster , die , wenn die Tiere Objekte manipulieren auftreten , und dann in der Lage , diese Muster erfolgreich neu künstlich waren .

" Um sensomotorischen Funktion eines Arms wieder herzustellen", Bensmaia sagt: " Sie haben nicht nur die Motorsignale , die das Gehirn sendet , um den Arm zu ersetzen, um diese zu bewegen , aber Sie haben auch die sensorischen Signale, die der Arm sendet ersetzen an das Gehirn. "

Er und sein Team glauben, dass durch die Verwendung , was sie wissen " , wie das Gehirn des intakten Organismus verarbeitet sensorische Informationen , " können sie dann " versuchen, diese Muster neuronaler Aktivität durch Stimulation des Gehirns zu reproduzieren. "

Die Forschung von Bensmaia und Kollegen ist ein Teil der Defense Advanced Research Projects Agency ( DARPA ) Projekt, genannt revolutioniert Prothetik . Das Ziel des Projektes ist es, eine künstliche oberen Gliedmaßen , die natürliche motorische Kontrolle und Gefühl in Patienten mit Amputationen bieten wird zu erstellen .

Ihre Forschungsergebnisse wurde in der Zeitschrift Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften .

Gleiche Wahrnehmung künstliche und echte Anreize

Eine Reihe von Experimenten gearbeitet mit der Seite , wo die Haut berührt wurde . Die Forscher , die Affen trainiert , um verschiedene Muster von Touch korrekt zu identifizieren mit den Fingern .


Die Forschungsergebnisse bringen uns näher an die berührungsempfindliche künstliche Gliedmaßen , die sensorische Informationen zu Amputierten über eine Schnittstelle mit dem Gehirn kommunizieren. Bildnachweis: PNAS, 2013 .

Als nächstes verbunden die Forscher Elektroden auf Bereiche der Affen Gehirn , die jedem Finger korreliert. Aber dieses Mal statt Berührung der Hand , Forschern gesendeten elektrischen Impulsen an den spezifischen Bereichen des Gehirns.

Das Team fand heraus , dass die Affen reagierten auf die künstliche Stimulation in der gleichen Art, wie sie auf körperliche Berührung reagiert.

In einer anderen Reihe von Experimenten war der Forscher mit dem Gefühl von Druck, der durch Erzeugung eines Algorithmus, der einen elektrischen Strom , der ein Gefühl von Druck hergestellt erstellt.

Und wieder in diesem Fall war die Reaktion der Affen gleich auf beide künstliche und echte Reize.

In einer letzten Gruppe von Experimenten , Bensmaia und sein Team sah , was sie " Kontaktveranstaltungen , " das ist, wenn die Hand zuerst berührt oder loslässt eines Objekts.

Sie sagen, dass dieser Moment schafft eine Aktivität im Gehirn platzen , und wieder einmal waren die Forscher in der Lage, diese Ausbrüche künstlich im Gehirn mit elektrischer Stimulation .

Die Zukunft der Prothesen

Als Ergebnis dieser Versuche , Bensmaia und seine Kollegen sagen, dass eine Reihe von Anweisungen , die mit einem Roboter- Armprothese , die sensorische Rückmeldung an das Gehirn durch eine geben könnte verwendet werden könnten geschaffen haben " neuronale Schnittstelle. "

Diese Rückkopplung , Bensmaia glaubt , könnte bedeuten, dass diese Art von Geräten kann , dass sehr viel näher unterziehen Tests in klinischen Studien am Menschen sein .

" Die Algorithmen zu entschlüsseln Motorsignale haben ziemlich weit , wo Sie jetzt die Arme mit sieben Freiheitsgraden zu steuern kommen ", sagt Bensmaia . "Es ist sehr anspruchsvoll. "

, Sagt er, aber es ist noch viel zu tun :

"Aber ich denke, es ist ein starkes Argument zu machen , dass sie klinisch nicht lebensfähig sein , bis die sensorische Rückmeldung enthalten ist. Wenn ja, wird die Funktionalität dieser Glieder wesentlich zu erhöhen. "

Obwohl Amputierte muss für diese berührungsempfindliche Glieder kaum erwarten, zum Tragen kommen , gab es neue Entwicklungen in den letzten Jahren in der Welt der Prothesen , wie gedankengesteuerten Roboterarme .