Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle, die taktile Empfindungen hervorruft, verbessert die Roboterarmsteuerung

Ein Schub für Gehirn-Computer-Schnittstellen

Die fein kontrollierte Bewegung unserer Gliedmaßen erfordert eine wechselseitige neuronale Kommunikation zwischen dem Gehirn und der Körperperipherie. Dies umfasst afferente Informationen von Muskeln, Gelenken und Haut sowie visuelles Feedback zum Planen, Initiieren und Ausführen der Motorleistung. Bei der Tetraplegie wird diese neuronale Kommunikation in Höhe des Rückenmarks in beide Richtungen unterbrochen. Gehirn-Computer-Schnittstellen wurden entwickelt, um eine freiwillige Motorleistung zu erzeugen, die durch direkte Aufzeichnung der Gehirnaktivität gesteuert wird. Flesher et al. fügte der Gehirn-Computer-Schnittstelle einen afferenten Kanal hinzu, um sensorische Eingaben von der Haut einer Hand nachzuahmen (siehe die Perspektive von Faisal). Die Verbesserungen, die durch Hinzufügen des afferenten Inputs erzielt wurden, waren bei einer Reihe von motorischen Aufgaben, die an einem menschlichen Probanden getestet wurden, erheblich.

Wissenschaft, abd0380, diese Ausgabe p. 831; siehe auch abi7262, p. 791

Abstrakt

Prothetische Arme, die über eine Gehirn-Computer-Schnittstelle gesteuert werden, können Menschen mit Tetraplegie ermöglichen, funktionelle Bewegungen auszuführen. Das Sehen bietet jedoch nur begrenztes Feedback, da Informationen über das Erfassen von Objekten am besten durch taktiles Feedback vermittelt werden. Wir haben das Sehen durch taktile Wahrnehmungen ergänzt, die mithilfe einer bidirektionalen Gehirn-Computer-Schnittstelle hervorgerufen wurden, die die neuronale Aktivität des motorischen Kortex aufzeichnet und taktile Empfindungen durch intrakortikale Mikrostimulation des somatosensorischen Kortex erzeugt. Dies ermöglichte es einer Person mit Tetraplegie, die Leistung mit einem Roboterglied wesentlich zu verbessern; Die Versuchszeiten für eine klinische Beurteilung der oberen Extremitäten wurden von einer mittleren Zeit von 20,9 auf 10,2 Sekunden um die Hälfte reduziert. Schnellere Zeiten waren in erster Linie darauf zurückzuführen, dass weniger Zeit für das Erfassen von Objekten aufgewendet wurde. Dies zeigte, dass die Nachahmung bekannter biologischer Kontrollprinzipien zu einer Aufgabenleistung führt, die den körperlichen Fähigkeiten des Menschen näher kommt.

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