个人的手指控制先进的假肢在灵长类动物

首先,电脑能安装在一个植入式装置对精确解释大脑信号,在灵长类动物高速,多点运动。这个关键的一步给那些已经失去肢体功能更自然,实时控制先进prostheses-or甚至自己的手被密歇根大学的实现。

“这是第一次有人已经能够精确控制多个手指同时,”辛迪Chestek说,生物医学工程的副教授。“我们讨论的是实时机器学习可以驱动一个食指在假肢分开中间,戒指或小的手指。”

大脑/机接口能够提供实时控制各种各样的高科技小玩意是正在开发的各种利益,从政府机构如美国国防部高级研究计划局伊隆麝香Neuralink等私人企业。球员的一个主要障碍,然而,已经连续大脑控制多个手指。

到目前为止,连续单个手指控制只是通过阅读肌肉活动,不能用于肌肉麻痹病例。和当前技术的利用大脑信号允许灵长类动物或人类测试对象操纵假肢用简单movements-much像一个指针或螯。

相比之下,Chestek的实验室中所开发的系统使灵长类动物实验对象创建复杂的运动数码电脑屏幕上的“手”。技术有潜在的好处多种用户遭受瘫痪,造成脊髓损伤、中风、肌萎缩性侧索硬化症或其他神经系统疾病。

“我们不仅展示了第一次人脑控制单个手指的动作,但它是使用计算有效的记录和机器学习方法,适合在植入设备上,”萨姆说内博士生在生物医学工程和期刊论文的第一作者神经元。“我们希望10年后,瘫痪的人可以利用这种技术来控制自己的双手再次使用植入式脑机接口”。

系统采集的信号初级运动皮层控制,大脑中心运动通过植入4毫米x 4毫米的电极阵列。数组提供100小皮质接触点,可能创建100个频道的信息并使团队捕获信号在神经层面。Chestek说非常相似的植入物被用于人类几十年而不是痛苦的。

努力定义一个培训的关键任务系统的单独的手指运动,迫使他们独立活动除非另有指示。不能孤立大脑活动对应于这些运动没有运动本身被孤立。

团队实现这个通过展示两个强壮的猕猴动画的手在屏幕上有两个目标,提出了一个食指,另一个中间,环和小的手指作为一个群体。的目标是彩色显示手指应该去每个目标,让猴子自由控制动画的手用手指的位置的系统措施。他们击中了目标苹果汁作为奖励。

猴子移动手指时,植入传感器捕捉到的信号从大脑和数据传输到计算机,使用机器学习预测的手指运动。大约五分钟后机器学习算法的训练时间,这些预测被用来直接控制动画的手从猴子的大脑活动,绕过任何身体的手指的动作。

与直接访问运动皮层,密歇根大学的技术可以捕获的速度,解释和继电器信号接近实时的。在某些情况下,手的动作,把猴子0.5秒完成在现实世界中可以通过接口在0.7秒内被重复。

“这是真正令人兴奋的是展示这些新功能大脑机接口同时有巨大的商业投资在新的硬件,”内森说。“我认为这将所有前进比人们想象的快得多。”

本研究团队正在监管审查翻译与人类临床试验测试。这些实验可能最早于明年。

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