Implantas naudoja mašininį mokymąsi, kad amputuoti asmenys galėtų valdyti protezuotas rankas

Joe Hamiltonas, Mičigano universiteto RPNI tyrimo dalyvis, savo protu valdo DEKA protezuotą ranką, kad paimtų mažą bloką. Evanas Dougherty | Mičigano inžinerijos universitetas

Mokslininkai jau mažiausiai dešimtmetį siekia, kad proto valdomas protezavimas taptų realybe. Teoriškai dirbtinė ranka, kurią amputuoti asmenys galėtų valdyti protu, galėtų atkurti jų gebėjimą atlikti įvairias kasdienes užduotis ir žymiai pagerinti jų gyvenimo lygį.

Tačiau iki šiol mokslininkai susidūrė su didele kliūtimi: jiems nepavyko pasiekti nervinių signalų, kurie būtų pakankamai stiprūs ar stabilūs, kad būtų siunčiami į bioninę galūnę. Nors tokį signalą galima gauti naudojant smegenų ir mašinos sąsają, jo implantavimo procedūra yra invazinė ir brangi. Nerviniai signalai, kuriuos perduoda periferiniai nervai, išeinantys iš galvos ir nugaros smegenų, yra per maži.

Naujas implantas išsprendžia šią problemą naudodamas mašininį mokymąsi, kad sustiprintų šiuos signalus. Tyrimas, paskelbtas m Mokslas Transliacinė medicina šiandien nustatė, kad keturiems amputuotiems pacientams jis veikė beveik metus. Tai leido jiems tiksliai valdyti savo protezuotas rankas ir pasiimti miniatiūrines žaidimo plyteles, sugriebti daiktus, pvz., soda skardines, ir žaisti akmeniu, popieriumi, žirklėmis.

Tai pirmas kartas, kai mokslininkai užfiksavo milivoltų signalus iš nervo – daug stipresnius nei bet kuris ankstesnis tyrimas.

Šio signalo stiprumas leido tyrėjams išmokyti algoritmus paversti juos judesiais. Kai pirmą kartą jį įjungėme, jis iš karto suveikė, sako Paulas Cederna, Mičigano universiteto biomechanikos profesorius. kuris kartu vadovavo tyrimui . Tarp minties ir judėjimo nebuvo atotrūkio.

Implantavimo procedūrai reikia nupjauti vieną iš amputuoto asmens periferinių nervų ir susiūti iki raumens. Vieta gyja, vystosi nervai ir kraujagyslės per tris mėnesius. Tada į šias vietas implantuojami elektrodai, leidžiantys įrašyti nervinį signalą ir perduoti jį protezuojamai rankai realiu laiku. Signalai paverčiami judesiais naudojant mašininio mokymosi algoritmus (tokius pačius tipus, kurie naudojami smegenų ir mašinos sąsajoms).

Amputai, nešiojantys protezuotą ranką, galėjo valdyti kiekvieną atskirą pirštą ir pasukti nykščius, nepaisant to, kaip neseniai buvo netekę galūnės. Jų nerviniai signalai buvo registruojami kelias minutes, kad būtų kalibruojami algoritmai pagal jų individualius signalus, tačiau po to kiekvienas implantas veikė iš karto, per 300 bandymų dienų nereikėjo kalibruoti iš naujo, teigia tyrimo bendradarbė Cynthia Chestek. Mičigano universiteto biomedicinos inžinerijos profesorius.

Tai tik koncepcijos įrodymo tyrimas, todėl norint patvirtinti rezultatus reikia atlikti tolesnius bandymus. Mokslininkai įdarbina amputuotus asmenis nuolatiniam klinikiniam tyrimui, finansuojamam DARPA ir Nacionalinių sveikatos institutų.

paslėpti