Die von Forschern am UMN entwickelte neuroprothetische Hand. College of Science and Engineering, UMN/YouTube
Muskelgesteuerte Prothesen, die Patienten mit Amputationen auf der ganzen Welt derzeit verwenden, haben verschiedene Einschränkungen und Herausforderungen. Prothetik von guter Qualität Teile sind umständlich, haben einen komplexen Aufbau und erfordern eine mehrmonatige Schulung der Patienten, um ihre Verwendung zu erlernen. Interessanterweise kann eine neue Technologie, die von einem Forscherteam der University of Minnesota UMN vorgeschlagen wurde, all diese Herausforderungen bewältigen.
Es mag wie Science-Fiction klingen, aber die Forscher behaupten, dass die neue Technologie es Patienten ermöglichen würde, Körperteile von Robotern mit ihren Gedanken zu steuern. Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen haben die Forscher am UMN eine tragbare neuroprothetische Hand entwickelt. DieDie Roboterhand ist mit einem Nervenimplantat ausgestattet, das mit dem peripheren Nerv im Arm eines Patienten verbunden ist.
Um die Bedeutung ihrer neuroprothetischen Innovation zu erläutern, sagte der Projektmitarbeiter und UMN-Neurowissenschaftler Edward Keefer: „Wir sind auf einem guten Weg, zumindest Amputierten der oberen Extremitäten und anderen Menschen in der Zukunft eine völlig natürliche und intuitive Kontrolle über ihre zu ermöglichenProthesen."
Die neuroprothetische Hand unterscheidet sich von Ihren normalen prothetischen Gliedmaßen
Die prothetische Körperteile derzeit auf dem Markt erhältliche Schulter-, Brust- oder Muskelbewegungen erkennen. Sie verfügen über Sensoren, um Signale in bestimmten Regionen des menschlichen Körpers zu erkennen. Daher muss der Patient jedes Mal, wenn er seine Hand bewegen möchte, seine Körpermuskeln ansprechenDie Anpassung an eine solche muskelgetriebene Gliedmaßenbewegung ist nicht einfach für Patienten, und viele solcher Geräte sind für körperlich schwache Personen nicht geeignet.
Einige fortschrittliche und effiziente muskelempfindliche Prothesen sind mit komplexen Verkabelungen und anderen Anordnungen ausgestattet, die ihre Verwendung erschweren. Die Amputierten müssen viel Training durchlaufen, um sich an solche Geräte anzupassen, was oft erhöht Frustration und Stress. Jetzt stellen Sie sich ein Gerät vor das sofort zu wirken beginnt, weniger invasiv ist, kein Training, keine Muskelaktivierung und keine komplexe Einrichtung erfordert.
Der neuroprothetische Arm ermöglicht es den Patienten, ihre Arme einfach nach Belieben zu bewegen. Es ist eine effiziente, benutzerfreundliche und viel intuitivere Alternative zu jedem handelsüblichen Prothesensystem.
Forscher und einer der Autoren der Studie, Jules Anh Tuan Nguyen, sagte, „Bei anderen kommerziellen Prothesensystemen denken Amputierte nicht wirklich daran, einen Finger zu bewegen, wenn sie einen Finger bewegen möchten. Sie versuchen, die Muskeln in ihrem Arm zu aktivieren, da das System dies liest. Aus diesem Grund, erfordern diese Systeme viel Lernen und Übung. Unsere Technologie kennt die Absicht des Patienten, da wir das Nervensignal direkt interpretieren. Wenn er einen Finger bewegen möchte, muss er nur daran denken, diesen Finger zu bewegen.“
Was macht den gedankensteuerbaren Roboterarm möglich?
Laut den Forschern besteht der Hauptunterschied zwischen traditioneller muskelempfindlicher Prothetik und Roboterhand in der Fähigkeit der letzteren, Nervensignale zu verstehen. Aufgrund der Integration künstlicher Intelligenz in ihr Gerät kann das Implantat als neuronaler Decoder ein Gerät fungierenin der Lage, elektrische neuronale Signale zu verstehen.
Handbewegung beim Menschen wird durch die erreichtWirkung des Nervus medianus, eine Art peripherer Nerv, der aus Tausenden von Axonen besteht. Wenn ein Patient daran denkt, seine Hand zu bewegen, sendet sein Gehirn Signale an die peripheren Nerven. Diese Signale werden von dem mit dem Nerv verbundenen neuronalen Decoder erfasst, der dann den Roboter steuertArm, um entsprechend zu funktionieren. Der neuronale Decoder verwendet maschinelle Lernprinzipien, um Nervensignale zu interpretieren.
Das durch maschinelles Lernen gesteuerte Roboterarm-Setup erfordert derzeit eine Kabelverbindung zwischen der Haut und einer externen KI-Schnittstelle. Die Forscher hoffen jedoch, dass das Implantat in Zukunft ferngesteuert mit jedem Computer verbunden werden könnte. Dies würde Amputierte aktivierenum Gliedmaßenbewegungen einfach auszuführen und es jedem Menschen zu ermöglichen, die verschiedenen intelligenten Geräte um ihn herum z. B. Smartphones mit seinem Gehirn zu steuern.
Einer der führenden Entwickler des neuronale Chip-Technologie und Studienautor Zhi Yang glaubt, „diese Technologie wurde sicherlich für Amputierte entwickelt, aber wenn Sie über ihr wahres Potenzial sprechen, könnte dies auf uns alle anwendbar sein.“
Die Studienhervorhebung die neuroprothetische Handforschung ist veröffentlicht im Zeitschrift für Neurotechnik.