Implants izmanto mašīnmācīšanos, lai sniegtu amputētiem kontroli pār protēžu rokām

Džo Hamiltons, Mičiganas Universitātes RPNI pētījuma dalībnieks, izmanto savu prātu, lai kontrolētu DEKA protēzes roku, lai paceltu nelielu bloku Evans Dogertijs | Mičiganas Inženieru universitāte

Pētnieki ir strādājuši pie tā, lai prāta kontrolēta protezēšana kļūtu par realitāti vismaz desmit gadus. Teorētiski mākslīga roka, ko amputētie varētu kontrolēt ar prātu, varētu atjaunot viņu spēju veikt visa veida ikdienas uzdevumus un ievērojami uzlabot viņu dzīves līmeni.

Tomēr līdz šim zinātnieki ir saskārušies ar lielu šķērsli: viņi nav spējuši piekļūt nervu signāliem, kas ir pietiekami spēcīgi vai stabili, lai tos nosūtītu uz bionisko ekstremitāti. Lai gan ir iespējams iegūt šāda veida signālu, izmantojot smadzeņu un mašīnas saskarni, tā implantēšanas procedūra ir invazīva un dārga. Un nervu signāli, ko nes perifērie nervi, kas izplūst no smadzenēm un muguras smadzenēm, ir pārāk mazi.

Jauns implants novērš šo problēmu, izmantojot mašīnmācīšanos, lai pastiprinātu šos signālus. Pētījumā, kas publicēts Zinātnes tulkošanas medicīna šodien atklāja, ka tas gandrīz gadu strādāja četriem amputētiem pacientiem. Tas ļāva viņiem precīzi kontrolēt savas protēzes un paņemt miniatūras rotaļu ķieģeļus, satvert priekšmetus, piemēram, sodas kannas, un spēlēt akmeni, papīru, šķēres.

Šī ir pirmā reize, kad pētnieki ir reģistrējuši milivoltu signālus no nerva, kas ir daudz spēcīgāks nekā jebkurš iepriekšējais pētījums.

Šī signāla stiprums ļāva pētniekiem apmācīt algoritmus, lai tos pārvērstu kustībās. Pirmo reizi ieslēdzot to, tas darbojās nekavējoties, saka Pols Sederna, Mičiganas universitātes biomehānikas profesors. kurš bija pētījuma līdzdalībnieks . Nebija plaisas starp domu un kustību.

Lai veiktu implantācijas procedūru, ir jānogriež viens no amputējamā perifērajiem nerviem un jāsašuj līdz muskuļiem. Vietne dziedē, trīs mēnešu laikā attīstās nervi un asinsvadi. Pēc tam šajās vietās tiek implantēti elektrodi, kas ļauj reģistrēt nervu signālu un nodot to protēzētajai rokai reāllaikā. Signāli tiek pārvērsti kustībās, izmantojot mašīnmācības algoritmus (tādus pašus veidus, kas tiek izmantoti smadzeņu un mašīnu saskarnēm).

Amputētie, kuri valkāja protēžu roku, varēja kontrolēt katru atsevišķu pirkstu un pagriezt īkšķus neatkarīgi no tā, cik nesen viņi bija zaudējuši savu ekstremitāti. Viņu nervu signāli tika reģistrēti dažas minūtes, lai kalibrētu algoritmus atbilstoši viņu individuālajiem signāliem, taču pēc tam katrs implants darbojās uzreiz, bez nepieciešamības veikt atkārtotu kalibrēšanu 300 dienu laikā, norāda pētījuma līdzstrādniece Sintija Česteka. profesors biomedicīnas inženierijā Mičiganas Universitātē.

Tas ir tikai koncepcijas pierādījuma pētījums, tāpēc tam ir nepieciešama papildu pārbaude, lai apstiprinātu rezultātus. Pētnieki pieņem darbā amputētus notiekošajam klīniskajam pētījumam, ko finansē DARPA un Nacionālie veselības institūti.

paslēpties