离麝香几个街区?四肢瘫痪患者使用"大脑思想"来操纵机器人手臂btj

原始标题:多少条街道可丢弃麝香?四肢瘫痪患者使用"脑力思维"来操纵机械臂

Article|学术头条

如果Musk的脑计算机接口公司Neuralink在猪的大脑中植入芯片,它可以读取猪活动中的脑信号波动震惊了您,那么现在是时候了刷新您的认知。

约翰霍普金斯大学医学院(JHM)和大学应用物理实验室(APL)的研究人员已经将更强大的脑机接口技术应用于人类。

不仅如此,在最近的一次示威中,他们使四肢瘫痪的残疾人能够利用其"大脑思想"同时控制两个机器人手臂,拿起刀子和叉子来切开一块蛋糕,然后将蛋糕放到自己的嘴里。

这个结合了人工智能,机器人技术和人机界面的闭环系统看起来有些令人生畏。毕竟,头部上有几个令人恐惧的机器接口,但是实验结果还不错。请看下面的图片:

约翰霍普金斯大学医学院物理医学与康复科主任PabloCelnik博士说:"行业类似的脑机接口研究,以前集中在机械臂上,

因此,可以控制两个机械臂同时执行日常生活的基本活动。通过植入大脑的电极在大脑的两侧,完成切蛋糕并将其发送到嘴的操作,这是史无前例的进步,这意味着脑机接口可以实现更复杂的任务控制。/p>

"同时控制两个肢体的脑机接口系统是一个特殊的挑战,因为它不是一个简单的1%2B1=2过程,它更像是尝试计算来自大脑翻倍综合信息手臂操作过程中的变化。"研究小组成员加布里埃拉坎塔雷罗(GabrielaCantarero)说。

图片|研究人员安装了脑机接口(来源:约翰霍普金斯大学医学中心)

开颅10小时,在颅骨中植入6个电极

参与实验的主角被命名为罗伯特布兹切米勒夫斯基(RobertBuzChmielewski),他还是一个运动少年,不幸的是,他遭受了一次冲浪事故导致的残疾。

这在医学上认为这是C6脊髓损伤,不同程度的脊髓损伤会影响人的手,臂和腿的运动,严重时还会影响肠,膀胱等器官功能,其中C1T1会导致不同程度的四肢瘫痪,对于Kemeleviski,C6脊髓损伤使他从肩膀下方瘫痪,仅在肩部和腕部留下一点点虚弱的功能,这将使他难以生存30年以上。

大约两年前,基米列夫斯基接受了霍普金斯大学的邀请大学团队参加实验。

这是由国防高级研究计划局(DARPA)进行的实验。)领导使用约翰霍普金斯大学应用物理实验室开发的高级假体进行临床试验,该假体被称为革命性假体"RP计划"。他们的目标是双重的:第一,允许参与者控制辅助设备;第二,允许参与者控制辅助设备。其次,它可以利用来自大脑的神经信号来感知触摸四肢的物理刺激。

该计划还催生了模块化假体(MPL)项目,该项目集成了诸如力感知,用于加速的指尖传感器等功能。

图片|研究团队的集体照(来源:约翰霍普金斯大学医学研究中心)

2019年1月,凯米尔维斯基接受了为时10小时的脑部手术,医生张开了头骨,并在他的大脑两侧植入了6个电极阵列(MEA)。其中一半在运动皮层,另一半在感觉皮层。它们的大小与蚂蚁差不多,可以用细线连接。它们连接到复杂的计算机系统,以完成脑信号的采集和计算。

图片|Kemilevski的状况良好(来源:作为手术的一部分,研究小组还率先提出了一种方法,该方法可以通过实时绘制手术过程中的大脑活动图来确定放置电极的最佳位置。

这些电极阵列旨在读取运动信号并刺激感觉信号,这些信号可以绕过受损的脊髓并连接到机械臂或其他效应器(例如光标屏和虚拟效果器)。这样可以使大脑的神经信号将信息发送到其他设备,反之亦然,它还可以记录,发送电脉冲并"刺激"负责运动控制和触摸的大脑区域。

这些电极可以在大脑中植入长达五年,对脑部或皮肤形成疤痕的风险最小。但是,像任何外科手术一样,存在感染或出血的风险。

在吃蛋糕之前,我训练了9个月。

刚连接的脑机接口系统无法用双臂自动操作。在接下来的几个月中,米勒维斯基开始学习如何通过APL开发的脑机接口同时控制两个假体。

另一方面,研究人员对他的进步印象深刻,并希望进一步促进相关工作。因此,他们利用APL的内部研究经费,发起了一个名为"智能假体"的并行项目,以匹配脑机接口开发策略并使用神经刺激,同时提供先进的双臂控制和感觉反馈。

在过去的9个月中,研究人员测试了Kmilowski使用和不使用计算机模型的情况在这种情况下,可以同时,以相同的方向和相反的方向执行一系列越来越复杂的拉伸练习。他们使用虚拟现实假体和真正的电动假体来跟踪患者到达计算机目标的准确性。

科学家还进行了刺激大脑的测试,并确定了患者可以在哪里"感觉"到假体上的传感器触发的感觉。实验报告说,患者能够以100%的准确度区分连接到传感器的所有手指。一种感觉。

通过这些测试和成功的操作,研究团队在脑机接口领域取得了多个"第一"。

"我们的团队首次展示了四肢瘫痪患者同时感觉到传递到大脑两侧的大脑刺激的能力。"该项目的技术负seo优化http://www.zgjrjc.cn/责人之一,APL的MatthewPfeiffer博士(MatthewFifer)解释说:"与此同时,我们展示了如何通过物理触摸来成功控制大脑左右手指区域的刺激。

最后,世界上第一个双边脑计算机接口植入实验帮助Kemilevsky实现了需要双机械臂的运动,并且可以感知与环境的相互作用,就好像它们是他的真正的武器。

另一件事

通过脑机接口对双机械臂的控制取得了不错的效果,但霍普金斯团队实际上具有令人惊叹的假肢风格。该实验被称为"目标肌肉神经化"疗法,该实验是针对因电事故而失去手臂的患者进行的。

顾名思义,它是直接从肢体神经的角度切开的。在为患者配备设备后,研究团队使用模式识别软件来隔离每条收缩肌肉的信号,并研究它们之间的通信以及神经冲动的频率和幅度。此信息随后是特定的运动,该运动被转换为假体,例如反转手腕,伸胳膊抓住杯子或其他组合动作。

与脑机接口相比,该方法不需要在脑中植入电极传感器,也不需要手术,可以大大降低风险。但是,缺点是肌肉神经可能不如脑神经那么尖锐。

在许多科幻电影中,"人与机器的统一"是一种向往。随着未来科学技术的发展,人类期待达到一定的不朽。只要大脑不死或意识存在,就可以更新它。创建由智能机械和新材料组成的新机体,并实现超越普通人体的增强功能。

尽管科幻小说仍然离现实还很遥远,但科学家正在逐步接近目标。

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