Технология позволяет людям с ампутированными конечностями управлять роботизированной рукой силой мысли

Прочитано: 897 раз(а)


Исследователи Университета городов-побратимов Миннесоты разработали более точную и менее инвазивную технологию, которая позволяет людям с ампутированными конечностями перемещать роботизированную руку, используя сигналы своего мозга, а не мышц.

Многие современные коммерческие протезы конечностей используют систему тросов и ремней безопасности, которые контролируются плечами или грудной клеткой, а в более продвинутых конечностях используются датчики для улавливания тонких движений мышц в существующей конечности пациента над устройством. Но оба варианта могут быть громоздкими, неинтуитивными и требуют месяцев практики, чтобы люди с ампутированными конечностями научились их двигать.

Исследователи факультета биомедицинской инженерии Университета с помощью коллег из отрасли создали небольшое имплантируемое устройство, которое прикрепляется к периферическому нерву руки человека. В сочетании с компьютером с искусственным интеллектом и роботизированной рукой устройство может считывать и интерпретировать сигналы мозга, позволяя людям с ампутированными конечностями управлять рукой, используя только свои мысли.

Последняя статья исследователей опубликована в Journal of Neural Engineering, рецензируемом научном журнале , посвященном междисциплинарной области нейронной инженерии.

Технология позволяет людям с ампутированными конечностями управлять роботизированной рукой силой мысли

«Это намного более интуитивно понятно, чем любая другая коммерческая система», — сказал Жюль Ань Туан Нгуен, исследователь с докторской степенью и доктор биомедицинской инженерии Миннесотского университета городов-побратимов . выпускник. «С другими коммерческими протезными системами, когда люди с ампутированными конечностями хотят пошевелить пальцем, они на самом деле не думают о том, чтобы пошевелить пальцем. Они пытаются активировать мышцы руки, поскольку это то, что считывает система. системы требуют много обучения и практики. Поскольку наша технология интерпретирует нервный сигнал напрямую, она знает намерение пациента. Если они хотят пошевелить пальцем, все, что им нужно сделать, это подумать о том, чтобы пошевелить этим пальцем».

Нгуен работал над этим исследованием около 10 лет вместе с доцентом кафедры биомедицинской инженерии Миннесотского университета Чжи Янгом и был одним из ключевых разработчиков технологии нейронных чипов.

Проект начался в 2012 году, когда Эдвард Кифер, отраслевой нейробиолог и генеральный директор Nerves, Incorporated, обратился к Янгу с предложением создать нервный имплантат, который мог бы помочь людям с ампутированными конечностями. Пара получила финансирование от Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов США (DARPA) и с тех пор провела несколько успешных клинических испытаний с реальными людьми с ампутированными конечностями.

Исследователи также работали с офисом коммерциализации технологий Университета Миннесоты, чтобы создать стартап под названием Fasikl — игра со словом «пучок», который относится к пучку нервных волокон — для коммерциализации технологии.

«Тот факт, что мы можем воздействовать на реальных людей и однажды улучшить жизнь пациентов, действительно важен», — сказал Нгуен. «Разрабатывать новые технологии — это весело, но если вы просто проводите эксперименты в лаборатории, это ни на кого не влияет напрямую. Вот почему мы хотим работать в Университете Миннесоты, участвуя в клинических испытаниях. три или четыре года я имел честь работать с несколькими пациентами-людьми . Я могу быть очень эмоциональным, когда могу помочь им пошевелить пальцем или помочь им сделать что-то, что они раньше не считали возможным».

Большая часть того, что заставляет систему работать так хорошо по сравнению с аналогичными технологиями, — это включение искусственного интеллекта, который использует машинное обучение, чтобы помочь интерпретировать сигналы от нерва.

«Искусственный интеллект обладает огромными возможностями для объяснения многих взаимосвязей», — сказал Ян. «Эта технология позволяет нам точно записывать данные человека, нервные данные. С такими нервными данными система ИИ может заполнить пробелы и определить, что происходит. Это действительно большая вещь, чтобы иметь возможность комбинировать этот новый чип технологии с искусственным интеллектом. Это может помочь ответить на множество вопросов, на которые мы не могли ответить раньше».

Технология полезна не только для людей с ампутированными конечностями, но и для других пациентов, страдающих неврологическими расстройствами и хронической болью. Ян видит будущее, в котором инвазивные операции на головном мозге больше не понадобятся, а вместо этого можно будет получить доступ к сигналам мозга через периферический нерв .

Кроме того, у имплантируемого чипа есть приложения, выходящие за рамки медицины.

Прямо сейчас системе требуются провода, проходящие через кожу, для подключения к внешнему интерфейсу ИИ и роботизированной руке . Но если бы чип мог удаленно подключаться к любому компьютеру, он дал бы людям возможность управлять своими личными устройствами — например, автомобилем или телефоном — с помощью своего разума.

«Некоторые из этих вещей происходят на самом деле. Многие исследования переходят из категории так называемых «фантазий» в категорию научных», — сказал Ян. «Эта технология была разработана для людей с ампутированными конечностями, но если говорить о ее истинном потенциале, она может быть применима ко всем нам».

Технология позволяет людям с ампутированными конечностями управлять роботизированной рукой силой мысли



Новости партнеров