Paralyzovaný muž pohybuje svými myšlenkami robotickou paží

Vědci v UC San Francisco umožnili muže, který je ochromen, aby ovládal robotickou rameno zařízením, které předává signály z jeho mozku k počítači. Studie se objeví v Buňka.

Dokázal pochopit, pohybovat a upustit předměty jen tím, že si představil, že by prováděl akce.

Zařízení, známé jako a Rozhraní mozkového počítače (BCI), pracoval na rekordu sedm měsíců, aniž by bylo nutné je upravit. Až dosud taková zařízení fungovala pouze na jeden nebo dva.

BCI se spoléhá na model AI, který se může přizpůsobit malým změnám, ke kterým dochází v mozku, protože člověk opakuje pohyb – nebo v tomto případě imaginárním pohybem – a učí se to dělat rafinovanějším způsobem.

„Toto smíchání učení mezi lidmi a AI je další fází těchto rozhraní mozkového počítače,“ řekl neurolog Karunesh Ganguly, MD, Ph.D., neurologický profesor a člen UCSF Weill Institute for Neurosciences. „To je to, co potřebujeme k dosažení sofistikované, živé funkce.“

Klíčem byl objev toho, jak se aktivita v mozku denně mění jako účastník studie, opakovaně si představoval provádění konkrétních pohybů. Jakmile byla AI naprogramována tak, aby zohlednila tyto směny, fungovalo to měsíce najednou.

Umístění, umístění, umístění

Ganguly studoval, jak vzorce mozkové aktivity u zvířat představují specifické pohyby, a viděl, že se tyto reprezentace každý den měnily, jak se zvíře naučilo. Měl podezření, že to samé se děje u lidí, a proto jejich BCIS tak rychle ztratil schopnost rozpoznat tyto vzorce.

Výzkumník Ganguly a neurologie Nikhilesh Natraj, Ph.D., spolupracoval s účastníkem studie, který byl před lety před lety ochrnut. Nemohl mluvit ani se pohybovat.

Měl Drobné senzory implantoval na povrchu jeho mozku, který by mohl vyzvednout mozkovou aktivitu, když si představoval pohyb.

Abychom zjistili, zda se jeho mozkové vzorce v průběhu času změnily, Ganguly požádal účastníka, aby si představoval pohyb různých částí jeho těla, jako jeho ruce, nohy nebo hlava.

Ačkoli se ve skutečnosti nemohl pohnout, mozek účastníka mohl stále produkovat signály pro hnutí, když si představoval, že to dělá. BCI zaznamenal mozkové reprezentace těchto pohybů prostřednictvím senzorů na jeho mozku.

Gangulyův tým zjistil, že tvar reprezentací v mozku zůstal stejný, ale jejich místa se mírně posunula ze dne na den.

Od virtuálního k realitě

Ganguly pak požádal účastníka, aby si představil, že během dvou týdnů dělá jednoduché pohyby prsty, rukama nebo palci, zatímco senzory zaznamenaly jeho mozkovou aktivitu, aby trénovaly AI.

Poté se účastník pokusil ovládat robotickou paži a ruku. Pohyby však stále nebyly příliš přesné.

Ganguly tedy měl účastníka praxe na virtuálním robotickém rameni, která mu poskytla zpětnou vazbu o přesnosti jeho vizualizací. Nakonec dostal virtuální ruku, aby udělal to, co chtěl.

Jakmile účastník začal praktikovat se skutečnou robotickou paží, trvalo jen několik tréninkových sezení, aby přenesl své dovednosti do skutečného světa.

Mohl udělat robotickou ruku vyzvednout bloky, otočit je a přesunout na nová místa. Dokonce byl schopen otevřít kabinet, vytáhnout šálek a držet ji na dávkovač vody.

O měsíce později byl účastník stále schopen ovládat robotickou ruku po 15minutovém „vyladění“, aby se přizpůsobil tomu, jak jeho hnutí Od té doby, co začal používat zařízení, se unášely reprezentace.

Ganguly nyní zdokonaluje modely AI, aby vytvořily robotická paže Pohybujte se rychleji a plynuleji a plánujte otestovat BCI v domácím prostředí.

Pro lidi s ochrnutím by schopnost krmit se nebo si drink s vodou měnit život.

Ganguly si myslí, že je to na dosah.

„Jsem si velmi jistý, že jsme se naučili, jak systém stavět nyní, a že to můžeme udělat,“ řekl.

Mezi další autory této studie patří Sarah Seko a Adelyn Tu-chan z UCSF a Reza Abiri z University of Rhode Island.