Биоинженеры улучшают работу мозго-контролируемой роботизированной руки

Когда человек управляет протезной рукой, особенно технологией, контролируемой разумом, становится чрезвычайно трудно иметь полный контроль над движением, чтобы делать такие вещи, как прикосновение или захват.

Команда биоинженеров из лаборатории реабилитации нейронной инженерии Университета Питтсбурга подробно описала в новой научной статье, как стимуляция мозга, вызывающая тактильные ощущения, может сделать более простым для пользователя управление роботизированной рукой, контролируемой разумом.

Время захвата и передачи сокращено вдвое

Команда провела эксперимент, который показал, что добавление искусственного тактильного восприятия к зрению сократило время, необходимое для захвата и передачи объектов, вдвое. Медиана времени составила 20,9 секунды, что уменьшилось до 10,2 секунды.

Дженнифер Коллинджер является соавтором и доцентом кафедры физической медицины и реабилитации Университета Питтсбурга.

“В某ком смысле, это то, что мы надеялись, что произойдет, но, возможно, не в той степени, которую мы наблюдали”, сказала Коллинджер. “Сенсорная обратная связь от конечностей и рук чрезвычайно важна для выполнения обычных действий в нашей повседневной жизни, и когда эта обратная связь отсутствует, производительность людей ухудшается.”

Участник исследования

Участником исследования был Натан Копеланд, который стал первым человеком, в мозг которого были имплантированы крошечные электродные массивы не только в двигательную кору, но и в соматосенсорную кору, которая является областью мозга, обрабатывающей сенсорную информацию от тела.

Эти массивы позволили ему контролировать роботизированные руки с помощью разума и получать тактильную сенсорную обратную связь, которая также похожа на то, как работают нейронные цепи.

“Я уже был чрезвычайно знаком с обоими ощущениями, генерируемыми стимуляцией, и выполнением задачи без стимуляции. Хотя ощущение не является ‘естественным’ – оно feels как давление и легкий покалывание – это никогда не беспокоило меня”, сказал Копеланд. “Не было действительно никакого момента, когда я чувствовал, что стимуляция была чем-то, к чему мне нужно привыкнуть. Выполнение задачи при получении стимуляции просто шло вместе как PB&J.”

Копеланд был вовлечен в автомобильную аварию, в результате которой у него была ограниченная подвижность рук, поэтому он записался на клиническое испытание сенсомоторного микроэлектродного интерфейса мозг-компьютер (BCI). Он был имплантирован четырьмя микроэлектродными массивами, разработанными компанией Blackrock Microsystems.

Оператор BCI прошел через ряд тестов, которые требовали подбора и передачи нескольких объектов с таблицы на поднятую платформу. Тактильная обратная связь была обеспечена через электрическую стимуляцию, которая позволила участнику выполнить задачи вдвое быстрее по сравнению с отсутствием стимуляции.

Роберт Гаунт является соавтором и доцентом кафедры физической медицины и реабилитации Университета Питтсбурга.

“Мы не хотели ограничивать задачу, удаляя зрительную компоненту восприятия”, сказал Гаунт. “Когда даже ограниченное и несовершенное ощущение восстанавливается, производительность человека улучшается довольно существенным образом. Мы еще имеем долгий путь в плане того, чтобы сделать ощущения более реалистичными и привнести эту технологию в дома людей, но чем ближе мы сможем приблизиться к воссозданию нормальных входных данных в мозг, тем лучше мы будем.”