Pirmā robotizētā roka darbojas bez smadzeņu implantācijas
Pirmie zinātnieku eksperimenti, izmantojot neinvazīvu, augstas precizitātes saskarni, lai kontrolētu robotu roku, ir bijuši veiksmīgi. Nākotnē pētnieku mērķis ir pilnveidot tehnoloģiju, lai tā būtu plašāk pieejama.
Robotu ieroči un citi robotu instrumenti var izklausīties kā futūristiska attīstība, taču tie pastāv jau gadiem ilgi, palīdzot gan ķirurgiem, gan inženieriem.
Retāk sastopamas tomēr protēzes, roboti, kas ļauj cilvēkiem, kuri zaudējuši ekstremitāti, atgūt pārvietošanās brīvību.
Viens vīrietis no Floridas 2018. gadā nokļuva virsrakstos pēc tam, kad saņēma modulāru protezēšanas ekstremitāti - robotu roku, lai aizstātu roku, kuru viņš zaudēja 2007. gadā vēža dēļ.
Vīrietis var kontrolēt savu robotizēto roku, pateicoties noteiktu nervu galu “pārvirzīšanai”, taču līdz šim šī protezēšana, ko izstrādāja Baltimoras Džona Hopkinsa universitātes zinātnieki, MD, nav pieejama citiem cilvēkiem, kuriem tā varētu būt nepieciešama.
Cits projekts - no Čikāgas universitātes Ilinoisā - ir izmēģinājis protezēšanas protezēšanas rokas uz rēzus makaka pērtiķiem. Visi dzīvnieki tiek izglābti ar ekstremitāšu amputācijām smagu ievainojumu dēļ, un viņi spēj kontrolēt savas protezējošās ekstremitātes, pateicoties īpašiem smadzeņu implantiem.
Tagad pētniekiem no Karnegijas Melonas universitātes Pitsburgā (Pensilvānijas štats) un Minesotas universitātes Mineapolē ir izdevies pirmo reizi izmantot neinvazīvu smadzeņu un datoru saskarni, lai kontrolētu robotu roku. Zinātnieki ziņo par panākumiem pētījumā, kas parādās žurnālā Zinātnes robotika.
Ļoti uzlabota tehnoloģija
Profesors Bins He no Karnegija Melona vada pētnieku grupu, kas robota rokas kustību koordinēšanai izmantoja saskarni, kurai nav nepieciešama smadzeņu implantācija - kas ir invazīva procedūra.
Prof. Viņš un kolēģi vēlas izstrādāt augstas precizitātes, neinvazīvu metodi smadzeņu savienošanai un elastīgai protezēšanai, jo smadzeņu implantu ievietošanai ir vajadzīgas ne tikai augstas ķirurģiskās iemaņas un precizitāte, bet arī daudz naudas, jo implanti ir dārgi. Turklāt smadzeņu implantiem ir vairāki veselības riski, tostarp infekcija.
Visi šie aspekti ir veicinājuši zemo cilvēku skaitu, kuri saņem robotu protezēšanu, tāpēc Karnegi Melona un Minesotas universitātes zinātnieki ir mēģinājuši pagriezt galdus, izstrādājot neinvazīvu tehnoloģiju.
Tomēr, to darot, ir daudz problēmu, jo īpaši fakts, ka iepriekšējās smadzeņu un datoru saskarnes nespēj droši atšifrēt smadzeņu neirālos signālus un tāpēc nevar gludi, reāllaikā vadīt robotu ekstremitātes.
“Ir bijuši ievērojami panākumi, domājot par kontrolētām robotu ierīcēm, izmantojot smadzeņu implantus. Tā ir izcila zinātne, ”atzīmē prof. Viņš, komentējot iepriekšējos soļus, lai atrastu“ uzticamu ”tehnoloģiju.
“Bet neinvazīvs ir galīgais mērķis. Neironu dekodēšanas sasniegumiem un neinvazīvas robotizētas rokas vadības praktiskai lietderībai būs liela ietekme uz neinvazīvu neirorobotiku iespējamo attīstību, "viņš piebilst.
Savā pašreizējā projektā viņš un viņa komanda izmantoja specializētas sensācijas un mašīnmācīšanās metodes, lai “izveidotu” uzticamu “savienojumu” starp smadzenēm un robotu roku.
Komandas neinvazīvā smadzeņu un datora saskarne veiksmīgi atšifrēja neironu signālus, ļaujot personai pirmo reizi reāllaikā vadīt robotizēto roku, uzdodot tam nepārtraukti un vienmērīgi sekot kursora kustībām uz ekrāna.
Prof. Viņš un kolēģi parādīja, ka viņu pieeja - kas ietvēra lielāku lietotāju apmācības apjomu, kā arī uzlabotu neironu signālu “tulkošanas” metodi - uzlaboja smadzeņu un datoru saskarnes mācīšanos par aptuveni 60%. Tas arī vairāk nekā 500% uzlaboja robotizētās rokas nepārtraukto kursora izsekošanu.
Līdz šim pētnieki ir pārbaudījuši savu novatorisko tehnoloģiju, sadarbojoties 68 darbspējīgiem dalībniekiem, kuri piedalījās katrā līdz 10 sesijām. Šo provizorisko izmēģinājumu panākumi ir padarījuši zinātniekus cerīgus, ka viņi galu galā varēs nogādāt šo tehnoloģiju cilvēkiem, kuriem tā nepieciešama.
"Neskatoties uz tehniskām problēmām, izmantojot neinvazīvus signālus, mēs esam pilnībā apņēmušies šo drošo un ekonomisko tehnoloģiju nogādāt cilvēkiem, kuri no tā var gūt labumu," saka prof. Viņš.
"Šis darbs ir svarīgs solis neinvazīvās smadzeņu un datoru saskarnēs - tehnoloģija, kas kādreiz var kļūt par visaptverošu palīgtehnoloģiju, kas palīdz visiem, piemēram, viedtālruņiem."
Prof Bin He
