瘫痪的人使用mind-powered机器人手臂去触摸

给一个击掌。摩擦他的女朋友的手。这样的普通行为——但一个里程碑的一个瘫痪的人。

真的,一个机械手臂停在他的轮椅旁边的触摸,煞费苦心,palm棕榈。但蒂姆等等,手臂移动仅仅通过思考它。

情绪激增。七年以来第一次摩托车事故让他四肢瘫痪,等等是接触的人——即使只是暂时的,整整一个月来的一部分科学实验匹兹堡大学的。

“这不是我的手臂,但这是我的大脑,我的思绪。我是移动的东西,”等等说。“我没有一个单一的词给你什么我觉得在那一刻。这个词不存在。”

宾夕法尼亚人是先锋的一项雄心勃勃的追求思想控制假肢给瘫痪的更多独立养活自己的能力,把一个门把手,拥抱所爱的人。

目标是一个明星Trek-like融合的思想和机器,结合什么被认为是迄今为止最逼真的仿生手臂,甚至手指弯曲像真实的——小芯片植入大脑。那些电极利用电信号大脑细胞该命令的运动。绕过了脊髓,这些信号传递给机器人第三部门。

本研究年远离商业用途,但许多团队正在调查不同的方法。

在匹兹堡,猴子学会养活自己棉花糖通过思考一个机器人手臂运动。杜克大学,猴子用他们的思想在计算机上虚拟武器和反馈,让他们区分了纹理的“感动”。

通过一个项目被称为“大脑之门”和其他研究,一些瘫痪的人配备大脑电极用他们的思想工作电脑,甚至简单的运动假肢手臂。

但这些neuroprosthetics能提供复杂、快速运动人会需要更多的实践,日常使用?

“我们真的在这个技术的一个转折点,”迈克尔·迈克劳林说的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室,开发人类手臂的1亿美元项目DARPA,五角大楼的研究机构。

匹兹堡是帮助领导一系列备受关注的政府资助的研究在未来两年内,试图找出答案。少数瘫痪的志愿者将训练他们的大脑来控制DARPA手臂在日益复杂的方面,即使使用传感器植入在其指尖感觉他们触摸,当科学家们探索电极工作最好的。

“想象一下,你手里的所有关节。有20个运动关节,”匹兹堡的神经生物学家安德鲁施瓦茨说。“这不仅仅是接触,并粗暴地抓东西。我们希望他们能够使用我们辛辛苦苦的手指。”

这位30岁的Hemmes的任务是一个简单得多的第一步。他是测试一种新型的芯片,是否出于安全原因,食品和药物管理局让呆在这个最初的志愿者的大脑仅仅一个月,可以允许三维的手臂运动。

他让研究人员感到惊讶的前一天电极被移除。机械臂在旋转Hemmes的思想推动它向前迟疑地利用手掌的科学家。然后他的女朋友示意。房间里突然安静。等等刻意提高了黑色金属的手,慢慢地对她的手掌搓几次。

这些情感机器人的触动,激发了研究人员现在招募志愿者很快将开始长达一年的实验。

“棒极了,”是绝对不科学的描述通常只有迈克尔博士去骨,康复匹兹堡大学医疗中心的首席。“与人类交互。…这是一个开始。”

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Hemmes的旅程开始于2004年。他拥有一个汽车零售商店,骑着他的摩托车在业余时间。那一个夏天的晚上,他便失去一只鹿。他的自行车撞上了护栏。他的脖子。

他的决心没有。瘫痪在肩膀上,他希望尝试其他实验过程,到目前为止未实现,恢复一些的手臂功能。

“我总是告诉人们你的腿是伟大的……但他们只是让你从这里到那里,“等等说照顾者等待喂他一口一个芝士汉堡他家附近的巴特勒,匹兹堡北部。“你的手臂和手指和手做的一切。我要拿回那些,我绝对必须。”

他的终极目标是拥抱他的8岁的女儿。“我要不惜一切代价,只要需要,这样做了。”

UPMC等等进入手术室的混合神经和兴奋。

“这是好焦虑,”他说。“有这么多骑在这个。”

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认为“我要苹果”,你的手臂伸出,抓住它。你不知道神经元瞬间发射模式,发送命令下脊髓-肩提高手臂,伸展肘部,收缩你的手腕和所有五个手指。

非常相似的解雇发生在你想象运动或看运动你想执行,解释去骨,匹兹堡与施瓦茨是谁领导研究团队的工程师们一起,神经科学家和医生。

DARPA手臂截肢者主要是发达。单独的研究正在进行,帮助他们把它通过移植大脑神经感觉这些命令。瘫痪的构成更加困难的挑战:让这些信号在一个破碎的脊髓。

对四肢瘫痪的病人,科学家使用植入电极,被称为“脑机接口”或BCI,记录电活动。向下移动的信号通过连接隧道在皮肤和锁骨,插入电脑或一个机械手臂。

直到现在,研究人员主要有测试微型电极,戳在大脑运动皮层和记录从单个细胞,可能允许精确的运动。匹兹堡的下一个test-patient将有两个渗透网格植入大脑皮层的不同部分一年完全记录200个细胞。

相比之下,Hemmes的芯片坐在他的运动皮层表面的一种微创的方法,记录组织的细胞。两个邮票的大小,它是基于一种电信号的映射用于追踪癫痫患者的发作。

这两种方法需要研究,说陈Daofen美国国立卫生研究院,负责neurorehabilitation研究。他比较选项来偷听一方发送单独的麦克风或建立一个录音机在窗边。

去骨补充说,疤痕组织可以直接穿透电极随着时间的推移,和表面芯片可能更容易转换为无线系统,这是重要的商业用途。

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Hemmes的手术花了两个小时。他想象练习手臂动作在大脑扫描仪,看到电子信号集中的地方。这就是神经外科医生伊丽莎白。泰勒,将芯片通过一个英寸打开左边Hemmes的头骨。

两天后,等等被连接到电脑上,简单的光标移动。下个星期,是时候来测试他是否可以使用美国国防部高级研究计划局完成日常生活动作的手臂。

等等靠在轮椅上,机器人手臂固定了一根钢丝上。任务:伸出手抓住球安装在董事会。

手臂向前,然后停止,再接着,然后突然拉回。

“这是做相反的我问它做什么,”等等说挫折。“当我想伸手过去,它前进。”

王伟(音译)博士,研究团队的一员,手表Hemmes的大脑模式附近的电脑屏幕上,试图匹配他们对机器人运动。专注于你的手肘,王建议。

等等深吸了一口气,努力。这次的手臂向前,达到球。手指握紧。

“没有用户手册,等等说,激动,来回有回报的。“我训练我的大脑图如何做这一切。”

放手更难,发动机咆哮的手臂拖船前向后的手指完全释放。等等开始想象他的手向后拉,前放松和机械手。

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当然,机器人的手,一天坐骑轮椅可以是有用的。但是无论如何今天的假肢,他们有一个问题:他们没有他们的触觉。通常情况下,即时消息闪从皮肤到大脑说“挤紧”所以我们不要放弃,咖啡杯,或“足够紧”所以我们不拥抱太辛苦。

此外,股票等等许多四肢的梦想。他不想让第三个仿生手。他希望自己的手了。

“这些都是科学的目标是非常真实的,“去骨说。

重建感觉意味着制定双向高速公路与大脑芯片。这是杜克大学,在上周发表在《自然》杂志上的一项研究中,与它的两只猴子。当动物“感动”对象在计算机屏幕上的视频游戏的手臂,电信号闪回到植入电极——不同的信号不同的纹理,区分的对象。

传感器在DARPA手臂的指尖允许同样的反馈。迈克劳林表示,匹兹堡的一个研究计划是病人明年开始测试触摸功能,在加州理工学院的类似尝试。

移动四肢瘫痪呢?杜克大学的计划是将其研究机器人外骨骼帮助瘫痪的移动自己的身体。

等等更吸引了所谓的功能性电刺激,通过电流击中肌肉让他们移动。在Hemmes的请求,去骨的团队试图适应他的手刺激器手套可能与他的电极,但它是不成功的。美国国立卫生研究院的陈说仍然其他研究人员正在研究这种方法。

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等等比作DARPA臂移动学习驾驶汽车手动变速箱。经过实践,但本周四他手臂侧向移动来回。

然而,仍然紧握的手指很紧。所以当他女朋友凯蒂·谢弗说,“我想握住你的手,”她说,在他的最后一天的测试,等等不敢弯曲。

两见面后他的事故,所以他从来没有向她伸出手。

“我只是想要温柔。我不想伤害她,我终于在那里,”等等说。“绝对的泪水流。”

他说他已经准备好休息后几乎每天科学测试,所以消除电极和第二天线不是失望。他是自信的研究人员一旦技术的进步会给他回电话。

“我相信这是未来,”他说。“只是让人们知道还有希望。”

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