Bioinginerii îmbunătățesc funcționarea brațului robotic controlat de creier

Când o persoană utilizează un braț prosthetic, în special o tehnologie controlată de minte, devine extrem de dificil să aibă control motor complet pentru a face lucruri precum atingerea sau apucarea.

O echipă de bioingineri de la Universitatea din Pittsburgh, Laboratoarele de Inginerie Neurală de Reabilitare, a detaliat într-un nou articol științific cum stimularea creierului care evocă senzații tactile poate face mai ușoară operarea unui braț robotic controlat de creier.

Reducerea timpului de apucare și transfer cu jumătate

Echipa a efectuat un experiment care a demonstrat că suplimentarea viziunii cu percepție tactilă artificială a redus timpul necesar pentru a apuca și a transfera obiecte cu jumătate. Timpul mediu de 20,9 secunde a scăzut la 10,2 secunde.

Jennifer Collinger este co-autor senior și profesor asociat în Departamentul de Medicină Fizică și Reabilitare al Universității Pitt.

“Într-un anumit sens, acesta este ceea ce am sperat că se va întâmpla — dar poate nu în măsura în care am observat,” a spus Collinger. “Feedbackul senzorial de la membre și mâini este extrem de important pentru a face lucruri normale în viața noastră de zi cu zi, și atunci când acest feedback lipsește, performanța oamenilor este afectată.”

Participantul la studiu

Participantul la studiu a fost Nathan Copeland, care a devenit primul individ care a avut implantate microelectrode în nu numai cortexul motor al creierului, ci și în cortexul somatosensorial, care este o zonă a creierului care procesează informații senzoriale de la corp.

Microelectrodele i-au permis să controleze brațele robotice cu mintea și să primească feedback senzorial tactil, care este similar cu modul în care funcționează circuitele neurale.

“Eram deja extrem de familiarizat cu senzațiile generate de stimulare și cu executarea sarcinii fără stimulare. Chiar dacă senzația nu este ‘naturală’ — se simte ca o presiune și o vibrație ușoară — nu m-a deranjat niciodată,” a spus Copeland. “Nu a existat un moment în care am simțit că stimularea este ceva la care trebuie să mă obișnuiesc. Executarea sarcinii în timp ce primeam stimularea a fost ca și cum aș fi făcut ceva obișnuit.”

Copeland a fost implicat într-un accident de mașină care i-a lăsat brațele cu o mobilitate limitată, astfel că s-a înscris într-un trial clinic pentru testarea interfeței creier-calculator (BCI) senzorială și motorie. A fost implantat cu patru microelectrode dezvoltate de Blackrock Microsystems.

Operatorul BCI a trecut printr-o serie de teste care au necesitat ridicarea și transferul mai multor obiecte de pe o masă pe o platformă ridicată. Feedbackul tactil a fost furnizat prin stimulare electrică, ceea ce i-a permis participantului să execute sarcinile de două ori mai repede în comparație cu lipsa stimulării.

Robert Gaunt este co-autor senior și profesor asociat în Departamentul de Medicină Fizică și Reabilitare al Universității Pitt.

“Nu am vrut să limităm sarcina prin înlăturarea componentei vizuale a percepției,” a spus Gaunt. “Când chiar și o senzație limitată și imperfectă este restabilită, performanța persoanei s-a îmbunătățit într-un mod semnificativ. Încă avem un drum lung de parcurs în ceea ce privește crearea unor senzații mai realiste și aducerea acestei tehnologii în casele oamenilor, dar cu cât ne putem apropia mai mult de recrearea intrărilor normale în creier, cu atât vom fi mai bine.”