Biokonkaniat paransivat aivokontrolloidun robottihaaran toimintaa

Kun yksilö käyttää proteesista käsiä, erityisesti mieltä ohjaavaa teknologiaa, on erittäin vaikea saavuttaa täydellinen motorinen hallinta tehdäkseen asioita, kuten kosketa tai tarttua.

Pittsburghin yliopiston Rehab Neural Engineering Labs -tutkimusryhmä on julkaissut uudessa Science-artikkelissa, miten aivostimulaatio, joka herättää taktiilisia aistimuksia, voi tehdä käyttäjälle helpommaksi ohjata aivokontrolloitua robottihaaraa.

Tarttumis- ja siirtomisen aika puolittui

Tutkimusryhmä suoritti kokeen, jossa todettiin, että näön täydentäminen keinotekoisella taktiilisella aistimisella puolitti tarttumis- ja siirtomisen ajan. Mediaani-aika 20,9 sekuntia laski 10,2 sekuntiin.

Jennifer Collinger on yksi seniorikirjoittajista ja Ph.D. -apulaisprofessori Pittin fysikaalisen lääketieteellisen ja kuntoutusosastolla.

“Jossain mielessä tämä on sitä, mitä toivomme tapahtuvan – mutta ehkä ei tässä määrin, mitä havaitsemme”, sanoi Collinger. “Aistipalaute raajoista ja käsistä on erittäin tärkeää tehdä normaaleja asioita päivittäisissä elämässämme, ja kun tämä palaute puuttuu, ihmisten suorituskyky heikkenee.”

Tutkimuksen osallistuja

Tutkimuksen osallistuja oli Nathan Copeland, josta tuli ensimmäinen henkilö, jolle implantoidaan pienet elektrodiyhdistelmät sekä aivokuoren moottorisektoriin että somatosensoriseen aivokuoreen, joka on aivokuoren alue, joka prosessoi kehon aistimukset.

Yhdistelmät mahdollistivat hänelle robottihaaran ohjaamisen mieltään käyttäen ja vastaanottamisen taktiilista aistipalautetta, joka on myös samanlainen kuin miten hermoyhteydet toimivat.

“Olin jo hyvin tuttu sekä herätetyistä aistimuksetta että tehtävän suorittamisesta ilman stimulaatiota. Vaikka aistimus ei ole ‘luonnollinen’ – se tuntuu paineen ja lempeänäsävelmänä – se ei häirinnyt minua”, sanoi Copeland. “Ei ollut todellista kohtaa, jossa minusta tuntui, että stimulaatio oli jotain, johon minun piti tottua. Tehtävän suorittaminen stimulaation kanssa vain toimi yhdessä kuin PB&J.”

Copeland osallistui auto-onnettomuuteen, jossa hän menetti käsiensä käytön, joten hän osallistui sensorimotorisen mikroelektrodi aivokoneinterface (BCI) -kliiniseen kokeeseen. Hänelle asennettiin neljä mikroelektrodiyhdistelmää, jotka kehitti Blackrock Microsystems.

BCI-operaattori suoritti sarjan testejä, jotka vaativat useiden esineiden nostamista ja siirtämistä pöydältä korotetulle alustalle. Taktiilista palautetta annettiin sähköstimulaation avulla, jolloin osallistuja pystyi suorittamaan tehtäviä kaksi kertaa nopeammin verrattuna tilanteeseen, jossa ei ollut stimulaatiota.

Robert Gaunt on yksi seniorikirjoittajista ja Ph.D. -apulaisprofessori Pittin fysikaalisen lääketieteellisen ja kuntoutusosastolla.

“Emme halunneet rajoittaa tehtävää poistamalla visuaalisen komponentin havainnosta”, sanoi Gaunt. “Kun vaikka rajoitettu ja epätäydellinen aistimus palautetaan, henkilön suorituskyky parani merkittävällä tavalla. Meillä on edelleen pitkä tie edessämme tehdäksemme aistimukset realistisemmiksi ja tuodaksemme tämän teknologian ihmisten kotiin, mutta mitä lähemmäs pystymme luomaan normaaleja aivokuoren syötteitä, sitä paremmin pärjäämme.”