Bioinženýři zlepšují provoz mozkem ovládané robotické paže

Když jedinec ovládá protetickou paži, zejména technologií ovládanou myslí, je velmi obtížné mít úplnou motorickou kontrolu pro činnosti, jako je dotyk nebo uchopení.

Tým bioinženýrů z Rehabilitačního neuralengeneerského laboratoře Univerzity v Pittsburghu popsal v novém vědeckém článku, jak mozková stimulace, která vyvolává taktilní pocity, může usnadnit uživateli ovládání mozkem ovládané robotické paže.

Čas uchopení a přenosu zkrácen o polovinu

Tým provedl experiment, který prokázal, že doplňování zraku umělou taktilní percepcí zkrátilo čas potřebný k uchopení a přenosu objektů o polovinu. Medián času 20,9 sekund se snížil na 10,2 sekund.

Jennifer Collinger je spolueditor a docentka na katedře fyzické medicíny a rehabilitace Univerzity v Pittsburghu.

“V jistém smyslu se to stalo, co jsme doufali, že se stane – ale možná ne v takové míře, jakou jsme pozorovali,” řekla Collinger. “Senzorická zpětná vazba z končetin a rukou je enormně důležitá pro normální činnosti v našem denním životě a když tato zpětná vazba chybí, výkon lidí je narušen.”

Účastník studie

Účastníkem studie byl Nathan Copeland, který se stal prvním člověkem, kterému byly implantovány malé elektrodové pole do mozkové motorické kůry a také do somatosenzorické kůry, která je oblastí mozku, která zpracovává senzorické informace z těla.

Pole umožňovala, aby ovládal robotické paže myslí a přijímal taktilní senzorickou zpětnou vazbu, která je podobná tomu, jak fungují neuronové obvody.

“Již jsem byl velmi seznámen s pocity generovanými stimulací a prováděním úkolu bez stimulace. I když senzace nejsou ‘přirozené’ – cítí se jako tlak a jemné brnění – to mě nikdy nevyrušilo,” řekl Copeland. “Nebyla žádná chvíle, kdy jsem cítil, že stimulace je něco, na co musím zvyknout. Provádění úkolu při přijímání stimulace prostě šlo spolu jako máslo a jam.”

Copeland se zúčastnil automobilové nehody, která mu způsobila omezenou použitelnost paží, a proto se zapsal do klinické studie testující senzorimotorické mikroelektrodové rozhraní mozek-počítač (BCI). Byl implantován se čtyřmi mikroelektrodovými poli vyvinutými firmou Blackrock Microsystems.

Operátor BCI absolvoval sérii testů, které vyžadovaly zvednutí a přenos několika objektů ze stolu na zvýšenou platformu. Taktilní zpětná vazba byla poskytována prostřednictvím elektrické stimulace, která umožnila účastníkovi dokončit úkoly dvakrát rychleji ve srovnání se situací bez stimulace.

Robert Gaunt je spolueditor a docent na katedře fyzické medicíny a rehabilitace Univerzity v Pittsburghu.

“Nechtěli jsme omezit úkol odstraněním vizuálního komponentu percepcí,” řekl Gaunt. “I když je senzace omezená a nedokonalá, výkon člověka se zlepšil poměrně významným způsobem. Stále máme dlouhou cestu v tom, abychom senzace udělali více realistickými a abychom tuto technologii přinesli do domácností lidí, ale čím blíže se můžeme dostat k rekreaci normálních vstupů do mozku, tím lépe budeme. “