Cercetătorii lucrează la un al treilea braț pe care oamenii l-ar controla prin semnale neuronale

Cercetătorii lucrează la un al treilea braț robotic, folosit fie ca membru suplimentar, fie ca exoschelet, care poate fi controlat cu mintea.

Ideea este descrisă într-un articol de pe IEEE Spectrum.

Lucrarea care stă la baza articolului este publicată în Journal of Neuronal Engineering.

Ideea se numește „augmentare a mișcării”, iar cheia realizării acesteia, spun ei, poate sta în lățimea de bandă neutilizată a semnalelor neuronale.

Acest lucru ar putea oferi un „nou grad de libertate” fără a implica alte părți ale corpului pentru control, cum ar fi folosirea mâinilor pe un joystick pentru a manevra un membru robot. În schimb, ai putea controla al treilea braț cu mintea, în teorie, oferindu-ți capabilități asemănătoare lui Dr. Octopus din „Omul-păianjen 2”.

Inginerie și calcule complicate

O abordare promițătoare implică implanturi cerebrale invazive numite interfețe creier-mașină (BMI), dar pentru că necesită o intervenție chirurgicală pentru implantare și nu sunt la fel de eficiente în afara unui mediu de laborator, BMI-urile nu oferă o cale ideală pentru augmentarea mișcării, au scris cercetătorii în IEEE.

Însă o altă descoperire promițătoare a venit din electromiografie (EMG), care detectează semnalele electrice trimise de sute de neuroni spinali, semnale care sunt recepționate de mușchii scheletici, scrie Futurism.

Pentru a traduce aceste semnale, cercetătorii au creat un modul de antrenament care primește semnale EMG produse de un utilizator care efectuează contracții musculare mici. Modulul determină apoi ce impulsuri ale neuronilor motori (celulele nervoase care transmit semnale care îi spun unui mușchi să se miște) cuprind semnalele EMG.

După calcule complicate, modulul de antrenament analizează relația dintre impulsurile neuronului motor și semnalele EMG, traducând în esență relația într-o formă compatibilă matematic.

De acolo, modulul de decodare „știe” cum să citească activitatea neuronului motor în noile semnale EMG produse de același utilizator și poate face acest lucru în timp real, în doar câteva milisecunde, permițând ceea ce este de fapt controlul mintal al unui braț robotic.

Cum ar fi să ai un al treilea braț robotic?

Însă, de unul singur, sistemul nu te scapă neapărat de implicarea directă a mușchilor atunci când controlezi membrul robotic. Cercetătorii au descoperit, totuși, că frecvențele mai mari din neuronii motori păreau a fi în esență neutilizate și doar frecvențele mai joase păreau să fie responsabile pentru controlul muscular real.

Așadar, într-un experiment ulterior, cercetătorii au plasat electrozi peste mușchiul tibial anterior din tibie, care este responsabil pentru contractarea piciorului.

Apoi au îndrumat utilizatorii să efectueze contracții mici, iar cercetătorii au separat frecvențele rezultate în neuroni într-o bandă joasă și o altă bandă înaltă și au legat în mod inteligent aceste benzi discrete de mișcarea orizontală și cea verticală a unui cursor.

Aici a intrat în joc ingeniozitatea utilizatorului: nu există o explicație ușoară despre cum să controlezi un cursor cu mintea prin semnalele detectate în tibie. Dar, „ în mod remarcabil”, în propriile cuvinte ale cercetătorilor, utilizatorii și-au dat seama rapid cum să mute cursorul pe ecran în direcțiile dorite.

„Am fost surprinși și încântați de cât de ușor au realizat acest mare prim pas spre găsirea unui canal de control neuronal separat de sarcinile motorii naturale”, au scris oamenii de știință în IEEE.

Invenția încă rămâne o idee a viitorului

Totuși ei observă că mai este foarte multă muncă de făcut. În timp ce utilizatorii au exercitat un control deliberat asupra mișcărilor cursorului, nu au fost foarte preciși, iar aplicarea acestui lucru la un membru robotic mult mai complex va fi și mai dificilă.

În plus, nu este clar dacă creierul nostru este capabil să dezvolte adaptări în timp care să le permită utilizatorilor să dezvolte și să păstreze „controlul intuitiv” asupra augmentării externe sau, cu alte cuvinte, să se obișnuiască cu tehnologia.

Chiar dacă acest domeniu al roboticii este în plină dezvoltare, rezultatele de până acum par încurajatoare.

Vă recomandăm să citiți și:

Materialul de construcții sensibil la temperatură își schimbă culoarea pentru a economisi energia

Cercetătorii au creat AI-ul care prezice riscul de delir în ATI

Oamenii de știință au identificat un medicament care ne-ar putea prelungi viața

Un nou studiu a descoperit o potențială cauză ascunsă a demenței