Implan otak memberikan sentuhan pada lengan robotik

Perbesar / Lengan robotik sedang beraksi.

Pusat Medis Universitas Pittsburgh

Salah satu contoh paling mengejutkan dari janji implantasi otak muncul Video Orang yang lumpuh mengendalikan lengan robotnya hanya dengan pikirannya. Teknologi saja sudah mengesankan, tetapi kegembiraan saat menikmati minuman untuk pertama kalinya dalam lebih dari satu dekade itulah yang menunjukkan betapa pentingnya teknologi ini.

Meskipun kami masih jauh dari penggunaan implan secara luas, ada tanda-tanda kemajuan yang terus berlanjut dalam membuat implan lebih efektif. Minggu lalu, kami melihat implan yang bisa melakukan hal itu Ubah tulisan fiktif menjadi teks nyata. Minggu ini, komunitas penelitian menindaklanjuti dengan lengan robotik yang dikendalikan implan yang mengirimkan umpan balik sentuhan kepada pengguna dengan implan kedua.

Menambah indra

Saat kami pergi untuk menangkap sesuatu, kami menentukan di mana itu terutama melalui penglihatan. Dari sana, indera lain mengambil alih. Manusia memiliki pengertian yang disebut proprioception, yang membantu kita mengetahui di mana letak bagian tubuh kita, bahkan ketika tidak terlihat. Indra peraba memberi tahu kita saat bersentuhan dengan tubuh, dan indera tekanan memberi kita indikasi seberapa kuat kita menyerap tubuh. Sistem visual dengan cepat menjadi yang kedua dari proses tersebut.

Tapi untuk lengan robotik awal, hanya sistem optik yang harus kami gunakan untuk bergerak maju. Pengguna harus mengikuti lengan secara visual saat mereka menggerakkannya, dan mereka harus memperkirakan kapan mereka akan memiliki pegangan yang kuat pada suatu objek hanya dengan melihatnya. Meskipun ini merupakan perbaikan atas kelumpuhan, ini tidak terlalu intuitif. Ini juga membutuhkan pelatihan ekstensif, dan membutuhkan perhatian penuh dari pengguna lengan. Menambahkan beberapa indra lain akan memberikan manfaat yang jelas.

Sementara proprioception adalah sensasi yang agak sulit untuk direkonstruksi, indra sentuhan dan tekanan lebih terasa. Upaya awal untuk memberikan reaksi sentuhan dan tekanan melibatkan sensasi sepetak kulit. Sistem tersebut membutuhkan pelatihan ekstensif untuk menerjemahkan apa pun yang dirasakan pengguna menjadi informasi tentang tekanan yang diberikan oleh jari-jari robot.

Tetapi sejak itu kami telah mengembangkan pemahaman yang baik tentang wilayah otak yang memproses informasi yang dikirim kepada mereka dari neuron sensorik di tangan. Untuk penelitian baru, tim menanamkan dua susunan elektroda ke bagian otak yang secara khusus menangani informasi yang berasal dari kulit. Aktivasi elektroda ini – seluruhnya 32 elektroda – menciptakan sensasi sesuatu yang berinteraksi dengan telapak tangan dan jari.

Sensasi baru (lama)

Peserta penelitian, yang lumpuh dari leher ke bawah, telah mengendalikan lengan robotik selama sekitar dua tahun menggunakan implan otak di wilayah kontrol motorik otaknya. Dia bisa menggunakan lengannya dengan sukses, bahkan tanpa sensasi apa pun. Namun, untuk eksperimen baru, tim peneliti bergantian antara tes di mana lengan memiliki umpan balik haptik tambahan dan tes di mana sistem dimatikan. Sebagian besar tes melibatkan menangkap objek dengan berbagai bentuk, memindahkannya ke suatu tempat, dan kemudian menjatuhkannya.

Beberapa pengujian individu menunjukkan pola yang serupa: Indra peraba meningkatkan kinerja secara signifikan. Waktu penyelesaian rata-rata untuk urutan terima / transfer / jatuhkan menurun di semua kasus, dengan perbedaan yang signifikan secara statistik di sekitar setengahnya. Dengan kata lain, saat seorang peserta menyelesaikan sembilan tugas dengan sistem sentuh dimatikan, dia dapat menyelesaikan lebih dari selusin dengan sistem diaktifkan.

Sementara setiap aspek kinerja tugas ditingkatkan, peningkatan terpenting datang dalam proses menangkap objek. Waktu antara peserta menyentuh objek dengan lengan mereka dan mengangkat objek dari meja berkurang dua pertiga saat umpan balik haptik dipicu. Saat sistem dimatikan, peserta menghabiskan lebih banyak waktu untuk mengatur tangan untuk memastikan pegangan yang stabil sebelum bergerak.

Seperti halnya sistem penulisan berbasis implan otak minggu lalu, penelitian ini hanya memiliki satu peserta, jadi kami perlu memastikan bahwa sistem tersebut secara umum berfungsi sebelum menjadi terlalu bersemangat. Tetapi tidak ada alasan untuk terkejut dengan hasilnya – meskipun kita mungkin tidak selalu menyadarinya, sentuhan dan tekanan memainkan peran utama dalam segala hal yang kita lakukan dengan tangan kita. Dengan menargetkan wilayah otak yang benar, implan memanfaatkan sistem yang sudah dimiliki otak untuk mengelola jenis masukan sensorik ini.

Secara keseluruhan, pekerjaan menyoroti janji dari implan ini – dan pekerjaan yang harus kami lakukan. Bahkan jenis pengobatan dasar ini berpotensi meningkatkan taraf hidup banyak orang yang lumpuh. Namun teknologi implantasi akan berkembang seiring waktu, dan kami akan terus meningkatkan pemahaman kami tentang fungsi wilayah otak yang relevan. Pada titik tertentu, teknologi ini dapat dibawa ke uji coba yang lebih besar dan penggunaan medis yang berpotensi meluas.

IlmuDOI: 2021. 10.1126 / sains. abd0380 (Tentang DOI).

We will be happy to hear your thoughts

Leave a reply

Media SUMSELGO