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Amputierte können lernen, einen Roboterarm mit ihrem Verstand zu steuern

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Eine neue Studie durch Neurologen an der Universität von Chicago zeigt, wie Amputierte lernen können, einen Roboterarm durch die Elektroden zu steuern, die im Gehirn eingepflanzt werden

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Eine neue Studie durch Neurologen an der Universität von Chicago zeigt, wie Amputierte lernen können, einen Roboterarm durch die Elektroden zu steuern, die im Gehirn eingepflanzt werden.

Die Forschung, veröffentlicht in den Natur-Kommunikationen, Detailänderungen, die in beiden Seiten des Gehirns stattfinden, das benutzt wird, um das amputierte Glied und das Bleiben zu steuern, intaktes Glied. Die Ergebnisse stellen dar, dass beide Bereiche neue Verbindungen schaffen können, um zu lernen, wie man das Gerät, sogar einige Jahre nach einer Amputierung steuert.

„Das der neue Aspekt zu dieser Studie ist und sieht, dass chronische, langfristige Amputierte lernen können, ein Roboterglied zu steuern,“ sagte Nicho Hatsopoulos, Doktor, Professor der organismal Biologie und der Anatomie bei UChicago und älteren Autor von der Studie. „Aber, was auch interessant war, war die Plastizität des Gehirns über langfristiger Belichtung und dem Sehen, was dem Zusammenhang des Netzes geschah, während sie lernten, das Gerät zu steuern.“

Vorhergehende Experimente haben gezeigt, wie gelähmte menschliche Patienten Roboterglieder durch eine Gehirnmaschinenschnittstelle bewegen können. Die neue Studie ist eine von der ersten, zum der Entwicklungsfähigkeit dieser Geräte in den Amputierten auch zu prüfen.

Vor die Forscher arbeiteten mit drei Rhesusaffen, die Verletzungen an einem jungen Alter erlitten und einen Arm amputieren lassen mussten, um sie vier, neun und 10 Jahren zu retten, beziehungsweise. Ihre Glieder wurden nicht zum Zweck der Studie amputiert. In zwei der Tiere, pflanzten die Forscher Elektrodenreihen in der Seite des Gehirngegenteils oder das kontralaterale, zum amputierten Glied ein. Dieses ist die Seite, die verwendete, um das amputierte Glied zu steuern. Im dritten Tier wurden die Elektroden auf der gleichen Seite eingepflanzt, oder ipsilateral, zum amputierten Glied. Dieses ist die Seite, die noch das intakte Glied steuerte.

Die Affen wurden dann (mit großzügigen Helpings des Safts) ausgebildet um einen Roboterarm zu bewegen und einen Ball unter Verwendung nur ihrer Gedanken zu greifen. Die Wissenschaftler notierten die Tätigkeit von Neuronen, in denen die Elektroden gesetzt wurden, und benutzten ein statistisches Modell, um, wie die Neuronen miteinander vor den Experimenten angeschlossen wurden, während des Trainings zu berechnen und einmal beherrschten die Affen die Tätigkeit.

Die Verbindungen zwischen Neuronen auf der kontralateralen Seite--die Seite, die den amputierten Arm gesteuert hatte--waren vor dem Training, höchstwahrscheinlich spärlich, weil sie nicht für diese Funktion seit langer Zeit benutzt worden waren. Aber, während Training weiterkam, wurden diese Verbindungen in den Bereichen robuster und dicht, die für das Erreichen und das Greifen verwendet wurden.

Auf der ipsilateral Seite--die Seite, die den intakten Arm des Affen gesteuert hatte--die Verbindungen waren zu Beginn der Experimente dicht. Aber die Forscher sahen interessantes etwas, während die Ausbildung weiterkam: zuerst wurden die Verbindungen beschnitten, vor dem Wiederaufbau und die Netze verdünnten, in ein neues, dichtes Netz.

„Das bedeutet, verschütteten Verbindungen weg, während das Tier versuchte, eine neue Aufgabe zu lernen, weil es bereits ein Netz gibt, das etwas Anderes Verhalten steuert,“ sagte Karthikeyan Balasubramanian, Doktor, ein Habilitationsforscher, der die Studie führte. „Aber nach einigen Tagen fing sie an, in ein neues Netz umzubauen, das das intakte Glied und das neuroprosthetic steuern kann.“

Jetzt die Teampläne, zum ihrer Arbeit durch die Kombination sie mit Forschung durch andere Gruppen fortzusetzen, um neuroprosthetic Glieder mit sensorischem Feedback über Note und Proprioception auszurüsten, der die Richtung ist von, der das Glied im Raum ist.

„Das ist, wie wir anfangen können, wirklich entgegenkommende neuroprosthetic Glieder herzustellen, wenn Leute es bewegen und natürliche Empfindungen durch die Gehirnmaschinenschnittstelle erhalten können,“ sagte Hatsopoulos.