Bioengineers Meningkatkan Pengoperasian Lengan Robot yang Dikendalikan Otak

Ketika seseorang mengoperasikan lengan prostetik, terutama teknologi yang dikendalikan pikiran, menjadi sangat sulit untuk memiliki kendali motorik penuh untuk melakukan hal-hal seperti sentuhan atau genggaman.

Sebuah tim bioengineer dari University of Pittsburgh Rehab Neural Engineering Labs telah merinci dalam sebuah Ilmu kertas bagaimana stimulasi otak yang membangkitkan sensasi taktil dapat memudahkan pengguna untuk mengoperasikan lengan robot yang dikendalikan otak. 

Menggenggam dan Mentransfer Waktu Dipotong menjadi Setengah

Tim melakukan percobaan yang menunjukkan bahwa melengkapi penglihatan dengan persepsi sentuhan buatan mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk menangkap dan memindahkan objek menjadi dua. Waktu rata-rata 20.9 detik turun menjadi 10.2 detik. 

Jennifer Collinger adalah co-senior author dan Ph.D associate professor di Pitt Department of Physical Medicine and Rehabilitation. 

“Dalam arti tertentu, inilah yang kami harapkan akan terjadi – tetapi mungkin tidak pada tingkat yang kami amati,” kata Collinger. "Umpan balik sensorik dari anggota tubuh dan tangan sangat penting untuk melakukan hal-hal normal dalam kehidupan kita sehari-hari, dan ketika umpan balik itu kurang, kinerja orang terganggu."

Peserta Studi

Peserta penelitian adalah Nathan Copeland, yang menjadi orang pertama yang memiliki rangkaian elektroda kecil yang ditanamkan tidak hanya di korteks motorik otaknya, tetapi juga korteks somatosensori, yang merupakan area otak yang memproses informasi sensorik dari tubuh. 

Array memungkinkan dia untuk mengontrol lengan robot dengan pikirannya dan menerima umpan balik sensorik taktil, yang juga mirip dengan cara kerja sirkuit saraf. 

“Saya sudah sangat akrab dengan sensasi yang ditimbulkan oleh rangsangan dan melakukan tugas tanpa rangsangan. Meski sensasinya tidak 'alami' — rasanya seperti tekanan dan kesemutan lembut — itu tidak pernah mengganggu saya, ”kata Copeland. “Sebenarnya tidak ada titik di mana saya merasa stimulasi adalah sesuatu yang harus saya biasakan. Mengerjakan tugas sambil menerima rangsangan berjalan beriringan seperti PB&J.”

Copeland terlibat dalam kecelakaan mobil yang mengakibatkan dia memiliki penggunaan lengan yang terbatas, jadi dia mendaftar dalam uji klinis pengujian antarmuka otak-komputer mikroelektroda sensorimotor (BCI). Dia ditanamkan dengan empat susunan mikroelektroda yang dikembangkan oleh Blackrock Microsystems.

Operator BCI menjalani serangkaian pengujian yang mengharuskan pengambilan dan pemindahan beberapa objek dari meja ke platform yang ditinggikan. Umpan balik taktil diberikan melalui stimulasi listrik, yang memungkinkan peserta menyelesaikan tugas dua kali lebih cepat dibandingkan tanpa stimulasi.

Robert Gaunt adalah rekan penulis senior dan Ph.D. profesor asosiasi di Pitt Department of Physical Medicine and Rehabilitation. 

"Kami tidak ingin membatasi tugas dengan menghilangkan komponen visual dari persepsi," kata Gaunt. “Ketika sensasi yang terbatas dan tidak sempurna dipulihkan, kinerja seseorang meningkat secara signifikan. Kami masih memiliki jalan panjang dalam hal membuat sensasi lebih realistis dan membawa teknologi ini ke rumah orang, tetapi semakin dekat kami dapat menciptakan kembali masukan normal ke otak, semakin baik keadaan kami.