Bioinženýři zlepšují fungování mozkem ovládaného robotického ramene

Když jednotlivec ovládá protetickou paži, zejména technologii ovládanou myslí, je extrémně obtížné mít úplnou motorickou kontrolu, aby mohl dělat věci, jako je dotek nebo úchop.

Tým bioinženýrů z University of Pittsburgh Rehab Neural Engineering Labs popsal v novém Věda dokument, jak může stimulace mozku, která vyvolává hmatové vjemy, usnadnit uživateli ovládání mozkem ovládané robotické paže. 

Uchopení a přenos času zkrácen na polovinu

Tým provedl experiment, který prokázal, že doplnění zraku umělým hmatovým vnímáním zkrátilo čas potřebný k uchopení a přenosu předmětů na polovinu. Medián času 20.9 sekundy klesl na 10.2 sekundy. 

Jennifer Collinger je spoluautorkou a Ph.D docentkou na Pittově klinice fyzikální medicíny a rehabilitace. 

"V jistém smyslu jsme doufali, že se to stane - ale možná ne v takové míře, jakou jsme pozorovali," řekl Collinger. "Smyslová zpětná vazba z končetin a rukou je nesmírně důležitá pro běžné věci v našem každodenním životě, a když tato zpětná vazba chybí, výkonnost lidí je narušena."

Účastník studie

Účastníkem studie byl Nathan Copeland, který se stal vůbec prvním jedincem, kterému byly implantovány malé elektrodové soustavy nejen do motorické kůry mozku, ale také do somatosenzorické kůry, což je oblast mozku, která zpracovává smyslové informace z těla. 

Pole mu umožnila ovládat robotické paže svou myslí a přijímat hmatovou senzorickou zpětnou vazbu, což je také podobné tomu, jak fungují nervové obvody. 

„Už jsem byl velmi dobře obeznámen s pocity generovanými stimulací a prováděním úkolu bez stimulace. I když ten pocit není ‚přirozený‘ – je to jako tlak a jemné brnění – nikdy mi to nevadilo,“ řekl Copeland. „Nebyl tam žádný bod, kdy bych měl pocit, že stimulace je něco, na co si musím zvyknout. Dělat úkol a zároveň přijímat stimulaci šlo dohromady jako PB&J.“

Copeland byl účastníkem autonehody, která měla za následek omezené používání paží, a tak se přihlásil do klinického testu testování senzorimotorické mikroelektrody mozek-počítačové rozhraní (BCI). Byly mu implantovány čtyři mikroelektrodová pole vyvinutá společností Blackrock Microsystems.

Operátor BCI prošel řadou testů, které vyžadovaly vyzvednutí a přenesení několika předmětů ze stolu na vyvýšenou plošinu. Hmatová zpětná vazba byla poskytnuta prostřednictvím elektrické stimulace, která umožnila účastníkovi plnit úkoly dvakrát rychleji ve srovnání s žádnou stimulací.

Robert Gaunt je spoluautor a Ph.D. docent na Pittově klinice fyzikální medicíny a rehabilitace. 

"Nechtěli jsme úkol omezit odstraněním vizuální složky vnímání," řekl Gaunt. „Když se obnoví i omezený a nedokonalý pocit, výkonnost člověka se značně zlepšila. Máme před sebou ještě dlouhou cestu, pokud jde o to, abychom vjemy učinili realističtějšími a přinesli tuto technologii lidem do jejich domovů, ale čím blíže budeme moci obnovit normální vstupy do mozku, tím lépe na tom budeme.“