Beveger robotarm med hjernekraft

Bare med tankekraft beveger apen robotarmen og mater seg selv. Teknologien kan bli nyttig for mennesker som har bruk for proteser.

Videoen viser en makake-ape som propper i seg marshmellows, men apen bruker ikke sine egne armer.

Isteden må han styre robotarmen ved hjelp av et hjerne-maskin-grensesnitt, for å få i seg godbitene. Marshmellowsene holdes opp foran apen på forskjellige steder.

Armen er laget slik at den skal bevege seg på en realistisk måte, med flere skulderbevegelser, en albue som bare beveger seg i én retning, og en enkel klype som simulerer en hånd, skriver Nature.

Elektroder i hjernen

Men hvordan fungerer det egentlig? Armen styres av et nettverk med små elektroder som er implantert inn i den motoriske hjernebarken på apen. De har en bredde som tilsvarer et menneskehår.

Den primære motoriske hjernebarken er en del av hjernen som kontrollerer bevegelser. Denne regionen har tusenvis av hjerneceller, som fyrer av signaler for å kontrollere selv de minste bevegelser.

På grunn av det store antallet nerveceller, vil det ikke være mulig å sette inn elektroder som lytter til alle sammen. Forskerne har derfor laget en algoritme som bruker begrenset informasjon fra rundt 100 nevroner for å fylle inn de manglende signalene.

Når elektrodene så plukker opp signaler fra hjerneceller som sender kommandoer om bevegelse, blir dette oversatt til retningssignaler for robotarmen.

Trening

Forskerne trente først apen til å bruke en joystick til å kontrollere armen. Siden ble apens armer holdt fast ved at de ble puttet inn i tuber, og robotarmen ble koblet til dyrets hjerne isteden.

To forskjellige aper klarte å styre robotarmen med henholdsvis 61 og 78 prosents suksess. De klarte til og med å bevege armen rundt hindringer for å få i seg både godteri og frukt.

Forsøkene tyder å på at apene begynner å se på robotarmen som en del av dem selv.

Forskerne bak forsøket mener at det ikke vil ta lang tid før denne teknologien blir testet på mennesker.

- Jeg tror vi vil gjøre dette på eksperimentell basis i løpet av to år, sier Andrew Schwartz fra University of Pittsburgh i Pennsylvania, til tidsskriftet Nature.

Det vil imidlertid ta lenger tid før slike innretninger faktisk kan tas i bruk av personer med handikap.

- Vårt umiddelbare mål er å lage en proteseinnretning for mennesker som er helt lammet. Det endelige målet er å forstå hjernen bedre, sier Schwartz i en pressemelding.

- Ligner på sportstrening

Denne typen hjerne-maskin-grensesnitt er ikke spesielt nytt, men i tidligere eksperimenter har bevegelsene foregått i virtuelle verdener.

- I våre forsøk har vi demonstrert et høyt nivå av presisjon, ferdigheter og læring. Apen lærer ved først å observere bevegelsen, som aktiverer apens hjerneceller som om det var han som gjorde det, sier Schwartz.

- Det ligner mye på sportstrening, hvor trenere og atleter først ser for seg at de utfører de bevegelsene de ønsker, sier han.

Den største hindringen for teknologien, er at hjernelektrodene må være sterkere og vare lenger.

Referanse:

Meel Velliste, Sagi Perel, M. Chance Spalding, Andrew S. Withford & Andrew B. Schwartz; Cortical control of a prosthetic arm for self-feeding; Nature; mai 2008; doi:10.1038/nature06996.
 

Lenker:

University of Pittsburgh School of Medicine: Mind Over Matter: Brain-Machine Link Gives a Monkey the Power to Feed Itself Using Its Brain
Nature: Monkey moves robotic arm using brain power

 

Artikkel oppdatert 25/3/2015

Powered by Labrador CMS