研究大脑活动映射到提高假体的设计

高科技假肢让截肢者更充分地参与日常生活,甚至参加体育赛事。休斯顿大学的研究人员演示了如何使用大脑活动来识别不同的地形,水平地面和楼梯,例如,在发展中一个关键步骤假肢,让用户的假肢实时自动调整变化的地面条件。

使用无线移动方面成像系统,依靠64频道无边便帽跟踪10个健全的志愿者的大脑活动,同样分男人和女人之间,行走时一门课程旨在把他们从平地,上下坡道和楼梯。平均每个志愿者完成20试验。

此外,研究人员使用全身动作捕捉技术记录志愿受试者如何移动和收集的数据对下肢肌肉的活动。

先前的研究在该领域已涉及受试者想象自己走路或在跑步机上行走,而不是用于本研究的现实世界的情况,贾斯汀·a .他说,呃卡伦工程学院的博士生和co-first作者的一篇论文描述了工作,发表在11月30日《公共科学图书馆•综合》。“包罗万象的主题是,我们如何理解自然复杂设置运动期间发生了什么?”他说。

人们曾经认为步行只有脊髓和肌肉系统。说:“它看起来那么容易走Jose Luis孔特雷拉斯。维达尔,卡伦大学电气和计算机工程教授哦,论文的资深作者。但现实是不同的东西。”

功能性磁共振成像技术开始广泛使用,研究人员了解大脑也参与其中。

新工作,由国家科学基金会资助奖iis - 1302339,展示了大脑的哪些部分执行特定功能时走在不同的条件下,发现孔特雷拉斯。维达尔说,将允许提高控制假肢,但会有其他应用程序,。

研究人员收集了大脑活动——五个额外的传感器放置在志愿者的面孔让研究人员筛选随机运动的影响,包括眼睛闪烁,然后映射回大脑的信号来确定大脑的特定部分参与离散任务与行走,说Trieu酷毙了并co-first作者和非侵入式脑机接口系统实验室的博士后研究员哦。

其他研究人员参与项目商店Nakagome Fangshi朱,呃博士生。

“我们的研究结果表明,光谱的变化在神经的来源后顶叶皮层和感觉运动皮层与电机的水平相关联的任务要求,”他们写道。“此外,我们的研究结果提出了证据表明electrocortical振幅调制(相对于平均步态周期)的水平与运动困难的任务。这些发现扩展我们对皮质动力学的理解人类的行走在不同级别的运动任务的要求。”

研究人员发现大脑的几个区域,包括左、右枕叶后顶叶、感觉运动皮质和前扣带。他说他们关注后顶叶,大脑的这一区域参与规划和感觉运动皮层控制运动。

孔特雷拉斯。维达尔说,下一步是将发现一个高科技假肢能够自动适应不同的地形大脑机接口,由他的合作者海伦黄北卡州立大学。

当前最先进的假肢依靠传感器,检测剩余的肌肉和翻译活动,运动,但他们不能轻易适应地形变化实时。合并大脑的活动到系统将允许。研究结果也有动力外骨骼申请,使脊髓损伤和其他残疾的人走路。

孔特雷拉斯。维达尔说皮质的变化映射的方法也可以用于特定的辅助设备,如电动轮椅、以及研究儿童学习如何走路。