Kibernogi și brațul-roboți cum să construiască proteze bionice
Protezele care sunt controlate de puterea de gândire - este deja o realitate
Ceea ce se întâmplă, cu toate acestea, este irelevant pentru teleportarea: toate pur materiale și pe baza unei simple calcule fizice.
Toate cele 3 pacienți au suferit leziuni grave, ceea ce duce la deteriorarea plexului brahial - pachet de nervi care rulează la coloana vertebrală la peria. In ciuda eforturilor depuse de medici a ramas paralizat mana. O parte din fibrele nervoase ale semnalului transmis, dar a fost insuficient pentru a impulsului nervos pacientul ar putea muta peria. Și dacă din pensula a fost o sursă suplimentară de energie, un fel de baterie care poate fi reîncărcat de la rețeaua electrică? Acest lucru nu poate fi realizat cu o perie reală de carne și sânge, dar puteți încerca să-l înlocuiască cu o proteză, pentru a trage pe timp de noapte pentru a reîncărca.
Ideea este simplă, dar punerea în aplicare a trebuit să fie luate în considerare cu atenție și fin executate.
În primul rând, pentru a consolida brațul, pacienții cu transplant la mușchii picioarelor. În termen de trei luni, medicul Azmanite asteapta sa fibrele nervoase încolțite în țesutul muscular nou, iar apoi a lucrat de ceva timp la activarea lor de către o brățară cu senzori electrici artificiali. Apoi, pacienții au învățat să gestioneze mâna „virtuale“, iar pacienții în cele din urmă de mână Azmanite amputat și le-au înlocuit cu membrele artificiale, mușchii controlate de mâini și senzorii.
Toate cele trei pacienti au avut protezele lor de lucru mult mai bine decât o perie după un prejudiciu. Toate cele trei elemente pot ține să toarne apă dintr-un ulcior într-un pahar și chiar nasturilor. Treptat abilitățile motorii îmbunătățite, precum și numărul de funcții crește de mână. Dacă la început în încercarea standard privind funcționarea periei pacienților Azmanite a câștigat doar 9 puncte din 100, dar acum scorul lor - 65 de ani.
Cea mai mare provocare este de a aduce înapoi atingere perie: care dă o persoană un sentiment de contact cu realitatea, ea este, de asemenea, cheia pentru punerea în aplicare a funcției mici de mână cu motor. Pe aceasta problema are o echipa de Dustin Tyler Medical Center numit Lewis Stokes Veteranilor (Cleveland, Statele Unite ale Americii).
Doi pacienți care au pierdut în perii producătoare, experimentatori implantat electrozi într-un fel de mâneci în jurul a trei canale nervoase semnal tactil conductor de la perie la creier. Electrozii care stimulează diferite porțiuni de fibre nervoase, firele au fost atașate la aparat, transmițând impulsuri de frecvențe diferite, și în mod direct la proteza de mână.
Echipa conectează toate degetele unul câte unul, iar subiectul a raportat o furnicătură în degetul mare, și apoi în index, și așa mai departe. În cele din urmă, el a simțit din nou peria pierdut.
Când ne atinge mâinile pentru suprafețe diferite, provoacă modele diferite de activitate ale canalelor nervoase. Cercetatorii realitate simulate prin modificarea frecvenței și intensitatea impulsurilor electrice. A trebuit să muncesc din greu până când senzațiile sunt reale. Grupul experimental Tyler a găsit nici modele pentru a recrea sentimentul de atingere ușoară la vârful unui pix, un deget mângâindu alt deget sau un tampon de bumbac.
Astfel, acțiunea sistemului de atingere este după cum urmează:
1. Senzorii de pe proteza primesc informații cu privire la obiectul la care atinge subiect, și trimite-l la un dispozitiv extern;
2. Aparatul extern transmite electrozii corespunzătoare de manșetă model impuls;
3. Electrozii trimit canalele nervoase semnal catre creier corespunzătoare;
4. Creierul interpretează semnalul ca atingând structura specifică de suprafață.
Pana in prezent, cercetatorii la jumătatea drumului spre obiectivul: de a deveni un sistem fără fir. Acum, ieșind din laborator, pacienții sunt lăsate în atingerea ei, furnizate de mediere calculator între senzori și creier. Cu toate acestea, ele sunt acum în măsură nu numai să taie lemne: considerabil sentimentul îmbunătățit al mărimii obiectului și reglarea presiunii asupra lui, astfel încât, cu ajutorul unei proteze, pacienții pot ține în mână o tulpină de cireșe și lacrimă, nu să-l zdrobească. Apropo, atingeți sesiunile au fost pentru pacientii cu efect secundar total neașteptată și foarte plăcută: opri durerile fantomă care bântuie adesea oamenii care au pierdut un membru.
Cap de Dustin Tyler Group consideră că câțiva ani va lua pentru a dezvolta o proteza bionica wireless cu dispozitivul de control, care pot fi transportate într-un buzunar.
Chiar și mai ambițios proiect a implicat cercetatorii de la Universitatea din Pittsburgh (Pennsylvania, SUA), sub conducerea lui Jennifer Kollindzher: ei au putut să „învețe“ brațul robotului, să ia un obiect pe creier pacientului comanda lui, aproape complet paralizat (de la gât în jos), ca urmare a unor leziuni ale coloanei vertebrale severe. Electrozi implantate în creierul unei femei trimite un semnal către dispozitivul de calculator, cercetatorii au identificat modele corespunzătoare cererii de preluare subiect, și apoi să le traducă în comenzi pentru brațul robotului. Rezultatul a fost acela de a se asigura că cererea pacientului ia forma unei cupe perie, ciupeste, ridică degetul mare, iar întregul braț robotul are 10 grade de libertate de mișcare. Cu acesta, pacientul poate, de exemplu, să ia o sticlă mică, să-l aducă la buze și bea prin paie pentru a trage.
Până în prezent, cu toate acestea, utilizate doar aproximativ 10-20% din capacitatea robotului din cauza imperfecțiunea sistemului de livrare a semnalelor de informație la creier de la mână și din spate. Pentru a utiliza toate caracteristicile sale, este necesar să coopereze cu un grup de Tyler și să găsească o cale de a transfera la creierul unui pacient senzații tactile de mână-robot. Pentru aceasta este necesar pentru a rezolva o problemă dificilă: cum să proceseze informațiile despre dorința de a face o mișcare, care indică una din zona cortexului, și în același timp, să încurajeze alte zone ale creierului de a reproduce senzații tactile. Dar, în această direcție au fost deja luate măsuri serioase.
Un grup de cercetatori de la Departamentul de Biologie si Bioinginerie la Caltech (Pasadena, SUA) a creat un dispozitiv. Semnalele de filtrare ale electrozilor și permițând să se deplaseze simultan proteza robotic exterior și de a primi semnal tactil de la ea. Până în prezent, a fost implantat în primate, care, ca urmare au fost în măsură să recunoască obiecte ascunse „atinge“. Următorul pas - pentru a efectua același lucru pentru om.
O mare parte din cercetarea privind „revitalizarea“ a membrelor protetice bionică este dedicat mâinile, și nu este o coincidență. Mâinile joacă un rol-cheie în viața umană, în timp ce picioarele funcționează mult mai mult succes înlocuiește utilaje în zilele noastre diverse. Dar, de asemenea, membrele inferioare nu sta pe margine. Există o lucrare activă la proiectul internațional „Kibernogi» (Cyberlegs) cu centrul în Italia.
Sistemul a fost testat pe unsprezece voluntari, iar acum este evident că este necesar pentru a reduce greutatea protezei și pentru a reduce dimensiunea pentru confortul pacienților. Dezvoltatorii speră că, dacă nu există nici o întrerupere a finanțării, picior bionic va fi complet gata de utilizare în 2-3 ani.