Zrobotyzowane ramię pomoże sparaliżowanym

Zrobotyzowane ramię pomoże sparaliżowanym

Naukowcy z University of Chicago odkryli, że wzbogacenie interfejsu człowiek-maszyna o zrobotyzowane ramię zapewniające informację zwrotną, ułatwia sparaliżowanym poruszanie obiektami przy pomocy myśli.

Urządzenia, które zamieniają aktywność mózgu na ruch kursora komputerowego albo zrobotyzowanego ramienia potwierdziły już swoją przydatność podczas testów na ludziach. Jednakże, w tych pierwszych systemach, wizja była jedynym narzędziem pomagającym sterować ruchem.

Nicholas Hatsopoulos z University of Chicago stwierdził, że „wielu niepełnosprawnych ruchowo pacjentów dysponuje przynajmniej częściową informacją zwrotną. Podsunęło nam to myśl, że moglibyśmy wykorzystać egzoszkielet do zapewnienia naturalnej informacji zwrotnej”.

Podczas eksperymentów małpy sterowały kursorem bez poruszania ramionami, za pomocą urządzenia rejestrującego aktywność kory motorycznej pierwszorzędowej. Mając ubrany podobny do rękawa zrobotyzowany egzoszkielet, który poruszał ich ramionami zgodnie z ruchem kursora, zdolność małp do sterowania kursorem poprawiła się.

Hatsopoulos stwierdził, że „dostrzegliśmy 40 procentową poprawę sterowania kursorem w sytuacji, gdy zrobotyzowany egzoszkielet pasywnie poruszał małpim ramieniem. Efekt taki dla sparaliżowanych pacjentów korzystających z takiego systemu podczas wykonywania codziennych czynności mógłby być znaczący”.

Gdy użytkownik porusza ramieniem albo ręką, wykorzystują one do kontrolowania ruchu propriocepcję. Na przykład, jeśli ktoś sięga, by chwycić kubek kawy, neurony sensoryczne w ramieniu oraz ręce przesyłają z powrotem do mózgu informacje o pozycji i ruchu kończyn. Propriocepcja mówi człowiekowi, gdzie znajduje się jego ramię nawet wtedy gdy ma zamknięte oczy.

Jednakże u pacjentów z uszkodzonymi neuronami sensorycznymi, takie zadania jak zapięcie guzików czy nawet chodzenie staje się niezwykle trudne. Pacjenci z niepełnosprawnością ruchową podczas wstępnych klinicznych testów interfejsów mózg-maszyna również natrafili na trudności w sterowaniu kursorem komputera czy ramieniem robota korzystając wyłączenie z wzroku. Problemy te unaoczniły naukowcom wagę roli propriocepcji.

Wzbogacenie systemu o informację zwrotną pochodzącą z propriopercepcji może posłużyć do stworzenia kolejnej generacji interfejsów mózg-maszyna. Już teraz naukowcy budują różnego rodzaju zrobotyzowane egzoszkielety zwiększające ludzkie możliwości.

Aby móc korzystać z tego rozwiązania, sparaliżowani pacjenci muszą mieć przynajmniej szczątkowe informacje zwrotne z kończyn pomimo braku funkcji motorycznych. W przypadku pacjentów niedysponujących takimi zwrotnymi informacjami sensorycznymi konieczne jest bezpośrednie stymulowanie kory czuciowej. Wciąż trwają badania w tym kierunku.

(lk)