På det medisinske feltet, de fleste hjerne-maskin-grensesnitt forskning fokuserer på å prøve å erstatte tapt sensorisk informasjon, for eksempel å gjenopprette en følelse av berøring til personer med ryggmargsskader. Imidlertid har en nylig studie tatt en annen tilnærming ved å bruke et hjerne-maskin-grensesnitt for å utvide eksisterende sensoriske systemer og skape en "sjette sans" hos rotter.
"Dette utgjør et viktig skritt i retning av "Cyber-Physical" systemer, som blander datamaskiner med levende hjernen, sier seniorforfatter Dr. Tim Lucas, assisterende professor i nevrokirurgi ved University of Pennsylvania, til Digital Trender. Han sa at teknologien kan utvikles i fremtiden for å gjenopprette sensoriske opplevelser til mennesker som lider av lammelser.
Anbefalte videoer
Hjerne-datamaskin-grensesnitt kan brukes til å styre alt fra droner til bioniske armer, og de har blitt et hett tema innen fremvoksende teknologi. Elon Musk jobber med Neuralink-prosjekt å bruke kybernetiske implantater for å la folk bruke grensesnitt med dingser eller programvare, og
Facebook jobber på egenhånd hjernelesende datasystem. Disse prosjektene er imidlertid et stykke unna å lage brukbare prototyper. Før mennesker kan kommunisere neuralt med datamaskiner, må forskere finne en måte å integrere innkommende informasjon fra en datamaskin i hjernen.I slekt
- Hjernelesende hodetelefoner er her for å gi deg telekinetisk kontroll
- Forskere utvikler fleksibelt hjerne-maskin-grensesnitt for å kontrollere rullestoler
- 6 spørsmål vi har om Elon Musks Neuralink hjernegrensesnittteknologi
Den nye studien fra Penn Medicine gjør nettopp det, ved å implantere små elektroder i hjernen til rotter og gi dem informasjon i form av sensorisk tilbakemelding. Forskerne begynte med å kirurgisk implantere elektrodene i rottenes hjerner. Så la de dyrene i en vannlabyrint som var malt svart inni, med en plattform skjult under vannet som de måtte nå for å rømme.
Rottene kunne ikke se plattformen, så de fikk ingen visuell informasjon om hvordan de skulle navigere i labyrinten. Men de hadde informasjon fra grensesnittet. Elektrodene stimulerte hjernen deres til å informere rottene om hvor plattformen var plassert i forhold til deres nåværende posisjon, og rottene var i stand til å bruke denne informasjonen for å nå plattformen selv i mørke.
Forskerne brukte en teknikk kalt intrakortikal mikrostimulering, som er mye mer presis enn andre typer hjernestimulering (som f.eks. transkutan likestrømstimulering). Disse andre metodene aktiverer tusenvis eller millioner av nevroner og andre nevrale elementer, mens intrakortikal mikrostimulering bare aktiverer rundt ti elementer. Dette betyr at stimuleringen som påføres hjernen kan målrettes nøyaktig, noe som gir forskere muligheten til å lage en enkelt, diskret oppfatning i stedet for å aktivere et helt hjerneområde.
Med denne mer presise stimuleringen kunne forskerne målrette mot svært spesifikke hjerneområder for å formidle informasjon. Imidlertid er det en utfordring. Det er ikke nok å bare stimulere et hjerneområde og anta at dyret vil være i stand til å forstå den informasjonen. Et av gjennombruddene teamet gjorde var å vise at "rotte-roboten" kunne assimilere informasjonen, behandler de eksternt produserte signalene like vellykket som om den brukte sine naturligfødte sanser.
Det har vært tidligere forsøk på å lage en "sjette sans" for retninger ved å bruke eksterne verktøy som en vibrerende belte som kan hjelpe synshemmede navigere rundt i miljøet. Det er imidlertid begrensninger på hvem som kan bruke disse eksterne verktøyene - de kan ikke brukes av personer med lammelse, for eksempel som ikke kan oppleve sensorisk tilbakemelding.
"En eventuell anvendelse av denne hjerne-datamaskinen er å gjenopprette følelsen til individer som har lidd av ryggmargsskade," sa Lucas. «En pasient som Christopher Reeve kan verken løfte fingeren, eller føle en nål stukket inn i fingeren hans. Christopher Reeve ville ha liten bruk for et vibrerende belte.»
Før forskerne kunne vurdere å implantere en hjernestimuleringsenhet i et menneske, måtte de gjennomføre mange flere forsøk på dyr for å sikre at teknologien er trygg. Til slutt tror de imidlertid at de kan bruke en hjerne-datamaskin-enheter for å integrere datamaskiner i menneskelige hjerner.
Det åpner døren for applikasjoner som kobler enheter i hjernen til enheter andre steder i kroppen. "Vår langsiktige visjon er å koble dette systemet med implanterbare sensorer i lammede lemmer for å gi en komplett sensorisk opplevelse for lammede pasienter," sa Lucas.
Og denne forskningen er ikke bare av interesse når det gjelder å hjelpe mennesker med nedsatt funksjonsevne. Det kan potensielt åpne opp et helt nytt felt av hjerne-datamaskinenheter, for eksempel bioroboter som kan utføre søke- og redningsoperasjoner.
Funnene er publisert i tidsskriftet PNAS.
Redaktørenes anbefalinger
- Mannen bruker hjernekontrollerte robotarmer for å spise en Twinkie
- Tankelesende A.I. analyserer hjernebølgene dine for å gjette hvilken video du ser på
- Facebooks "hjerne-datamaskin-grensesnitt" kan la deg skrive med tankene dine
- Banebrytende A.I. kan syntetisere tale basert på en persons hjerneaktivitet
- Kinas tankekontrollerte cyborgrotter er beviset på at vi lever i en cyberpunk-dystopi
Oppgrader livsstilen dinDigitale trender hjelper leserne å følge med på den fartsfylte teknologiverdenen med alle de siste nyhetene, morsomme produktanmeldelser, innsiktsfulle redaksjoner og unike sniktitter.
