Les bras bioniques nouvelle partie du cerveau pour les mouvements normaux
Les prothèses du contrôle mental ont été une réalité pour quelques années, mais les chercheurs ont trouvé des façons de ne pas donner les personnes qui les utilisent le même, le contrôle en douceur du moteur que les gens ont sur leurs membres naturels.
Maintenant, une équipe de chercheurs affirme que les membres ont résolu une partie du problème du contrôle moteur lisse en connectant un membre artificiel à une partie différente du cerveau. Les conceptions antérieures pour prothèses de contrôle mental lient le membre artificiel soit un cortex moteur de la personne ou du cortex pré moteur de l'individu, qui à la fois traduit les signaux du cerveau vers les membres.
Cette fois, les connexions avec le bras robotique ont été branchées sur pariétal postérieur du cortex d'un patient, qui est situé sur le côté de la tête près de l'oreille.
«Le [cortex pariétal postérieur] forme les plans initiaux pour faire des mouvements", a déclaré Richard Andersen, professeur de neurosciences à l'Institut de Technologie de Californie et l'un des chercheurs qui ont développé la nouvelle prothèse. Par exemple, quand une personne décide de prendre une tasse de café, le cortex pariétal postérieur décrit les étapes en mouvement, puis, les cortex moteur traduisent ce plan en signaux réels qui sont envoyés à des parties spécifiques du bras.
Les chercheurs ont utilisé des signaux provenant du cortex pariétal postérieur "pour extraire l'intention du sujet", a déclaré Andersen Live Science. « Au lieu de« Je veux contrôler les muscles, «nous pouvons utiliser la robotique intelligente de travailler sur les détails fins» du mouvement une personne veut faire.
Dans un rapport publié dans le numéro de mai 22 de la revue Science, les chercheurs expliquent comment ils reliaient le cortex pariétal postérieur d'un patient, Erik G. Sorto, à un ordinateur qui a agi comme une sorte d’artificiel cortex moteur. L'ordinateur utilisé des signaux spécifiques du cortex pariétal pour détecter ce type de mouvement Sorto destiné à faire, et ensuite traduit cela en signaux pour le bras robotique.
Dans une vidéo par les chercheurs, Sorto utilisé le bras pour se servir une bière.
La capacité de Sorto pour siroter une bière est venue du fait que les signaux provenant du cortex pariétal dit l'ordinateur la trajectoire générale du mouvement Sorto voulait faire, et l'ordinateur pourrait lisser les mouvements du bras artificiel de sorte qu'ils ressemblent à ceux d'un bras réel. D’autres bras bioniques cerveau connecté ont visé à décoder les signaux à moteur impliqués avec des mouvements individuels, comme essayer de lever un bras en imaginant une traitante musculaire individuelle, mais dans la nouvelle prothèse, l'ordinateur regardé le tableau d'ensemble de ce que Sorto destiné à faire - juste "obtenir de la bière", a déclaré Andersen.
Sorto ne peut pas prendre le bras à la maison et de l'utiliser pour l'instant tous les jours - la prothèse est toujours posée sur une table dans le laboratoire pour de nouvelles recherches. Mais Anderson a dit qu'il espère que les chercheurs peuvent obtenir les approbations pour que Sorto puisse l'utiliser en dehors du laboratoire.
Andersen travaille avec deux autres patients aux États-Unis qui ont aussi des prothèses qui comprennent les implants neuronaux. On a même des commentaires du bras - le sens du toucher, Andersen dit. Pour la nouvelle prothèse, on ne sait pas encore ce que cette perception pourrait "sentir" comme pour un utilisateur, car il y a de nombreux composants qui entrent dans la perception de son propre corps d'une personne. Mais il est important d'avoir ces commentaires pour les membres bioniques fonctionnent correctement. "Si vous anesthésier vos doigts, vous trouverez le contrôle de la motricité fine difficile», a-t - il dit.
Dan Moran, professeur agrégé de génie biomédical à l'Université de Washington à St. Louis, a dit qu'il était un peu sceptique que la nouvelle prothèse fourni toute commande de moteur plus fine que les méthodes de connexion avec les bras bioniques par moteur et prémoteur cortexes déjà développés.
Mais la nouvelle prothèse a réussi à «qu'ils décodent les deux trajectoires [du mouvement]», et l'objectif de ce mouvement, dit Moran, qui étudie le contrôle moteur et prothèses mais n'a pas été impliqué dans la nouvelle recherche. Dans la nouvelle prothèse, "ce qui est différent est la zone du cerveau utilisée: [postérieure cortex pariétal] par rapport au prémoteur," a-t-il dit.
Krishna Shenoy, un professeur de génie électrique qui étudie les prothèses neurales à Stanford, était enthousiaste au sujet de la nouvelle prothèse. "Ceci est clairement les premiers enregistrements de [la] cortex pariétal postérieur chez l'homme dans le cadre de la qualification des signaux pour une utilisation dans les prothèses," a-t-il dit. «Il est important d'enquêter sur de nombreuses zones du cerveau pour une utilisation potentielle dans les prothèses, car les différentes zones peuvent bien avoir des avantages différents."
"Ceci est un excellent exemple de cette voie importante biomédicale de la science et de l'ingénierie de recherche en action», a déclaré Shenoy.
Andersen a dit qu'il envisage de continuer à travailler sur le perfectionnement du système. Une autre étape sera de donner le contrôle du patient sur les chiffres individuels.
Finalement, une combinaison de techniques pourrait fabriquer des armes bioniques une réalité pour de nombreux patients. "[Sorto] a été agréablement surpris par l'augmentation de sa qualité de vie», a déclaré Andersen.
