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로봇 팔에 촉감을주는 뇌 이식

확대 / 작동중인 로봇 팔.

피츠버그 대학 의료 센터

뇌 이식의 가능성에 대한 가장 놀라운 사례 중 하나는 비디오 마비 된 사람은 생각만으로 로봇 팔을 제어합니다. 기술만으로도 인상적이지만,이 기술이 얼마나 중요 할 수 있는지에 대해 10 년 이상 만에 처음으로 술을 마시는 것은 기쁨입니다.

우리가 임플란트를 널리 사용하는 데는 아직 수십 년이 걸리지 않았지만 임플란트를 더 효과적으로 만드는 데 지속적인 진전이 있습니다. 지난주에 우리는 그렇게 할 수있는 임플란트를 보았습니다. 가상의 글을 실제 텍스트로 변환. 이번 주 연구 커뮤니티는 두 번째 임플란트를 사용하여 사용자에게 터치 피드백을 보내는 임플란트 제어 로봇 팔을 추적했습니다.

감각 추가

무언가를 캡처 할 때 주로 비전을 통해 그 위치를 결정합니다. 거기에서 다른 감각이 이어집니다. 인간은 고유 감각이라는 감각을 가지고있어 신체 부위가 보이지 않을 때에도 어디에 있는지 알 수 있습니다. 촉각은 신체와 접촉 할 때 우리에게 알려주고, 압력 감각은 우리가 신체를 얼마나 견고하게 흡수하고 있는지를 나타냅니다. 시각 시스템은 신속하게 프로세스의 보조가됩니다.

그러나 초기 로봇 팔의 경우 광학 시스템이 우리가 앞으로 나아가 야 할 전부였습니다. 사용자는 팔을 움직일 때 시각적으로 따라야했고, 물체를 바라 보는 것만으로 언제 물체를 단단히 잡을지 예상해야했습니다. 이것은 마비에 대한 개선이지만 특별히 직관적이지 않습니다. 또한 광범위한 교육이 필요하며 팔 사용자의 완전한주의가 필요합니다. 다른 감각을 추가하면 분명한 이점을 얻을 수 있습니다.

고유 감각은 재구성하기 다소 어려운 감각이지만, 촉감과 압박감이 더 두드러집니다. 촉각과 압력의 반응을주기위한 초기 시도에는 피부 패치의 감각이 포함되었습니다. 이 시스템은 사용자가 느끼는 모든 것을 로봇의 손가락이 가하는 압력에 대한 정보로 변환하기 위해 광범위한 교육이 필요했습니다.

그러나 우리는 손에있는 감각 뉴런에서 전달 된 정보를 처리하는 뇌 영역에 대해 잘 이해하고 있습니다. 새로운 연구를 위해 팀은 피부에서 오는 정보를 특별히 처리하는 두 개의 전극 배열을 뇌의 일부에 이식했습니다. 이들 전극 (전체 32 개)의 활성화는 손바닥과 손가락과 상호 작용하는 무언가의 감각을 만들어 냈습니다.

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새로운 (오래된) 감각

목 아래에서 마비 된 연구 참가자는 뇌의 운동 조절 부위에 뇌 이식 장치를 사용하여 약 2 년 동안 로봇 팔을 조절하고있었습니다. 그는 감각 없이도 팔을 성공적으로 사용할 수 있습니다. 그러나 새로운 실험을 위해 연구팀은 팔에 추가 햅틱 피드백이있는 테스트와 시스템이 꺼진 테스트를 번갈아 가며 진행했습니다. 대부분의 테스트에는 다양한 모양의 물체를 잡고 어딘가로 이동 한 다음 떨어 뜨리는 것이 포함되었습니다.

여러 개별 테스트에서 유사한 패턴이 나타났습니다. 촉감이 성능을 크게 향상 시켰습니다. 수신 / 전송 / 드롭 시퀀스의 평균 완료 시간은 모든 경우에서 감소했으며, 그 차이는 절반 정도에서 통계적으로 유의했습니다. 즉, 참가자가 터치 시스템을 끈 상태에서 9 개의 작업을 완료 할 때 시스템이 활성화 된 상태에서 12 개 이상을 완료 할 수 있습니다.

작업 성능의 모든 측면이 개선되었지만 가장 중요한 개선 사항은 객체 파악 프로세스입니다. 햅틱 피드백이 트리거되었을 때 참가자가 팔로 물체를 만지고 테이블에서 물체를 올리는 시간이 2/3로 단축되었습니다. 시스템이 꺼 졌을 때 참가자는 이동하기 전에 안정적인 그립을 보장하기 위해 손을 정렬하는 데 더 많은 시간을 소비했습니다.

지난주 뇌 임플란트 기반 쓰기 시스템과 마찬가지로이 연구에는 참가자가 한 명뿐이므로 시스템이 너무 흥분되기 전에 일반적으로 작동하는지 확인해야합니다. 그러나 결과에 놀라실 이유는 없습니다. 항상 그 결과를 인식하지는 못하지만 손으로하는 모든 작업에서 촉감과 압력이 중요한 역할을합니다. 뇌의 정확한 영역을 겨냥함으로써 임플란트는 뇌가 이미 이러한 유형의 감각 입력을 관리해야하는 시스템을 활용합니다.

전반적으로이 작업은 이러한 임플란트의 가능성과 우리가 남은 작업을 강조합니다. 이러한 유형의 기본 요법조차도 많은 마비 된 사람들의 삶을 개선 할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 이식 기술은 시간이 지남에 따라 성장할 것이며 관련 뇌 영역의 기능에 대한 이해를 지속적으로 향상시킬 것입니다. 어느 시점에서이 기술은 더 큰 실험과 잠재적으로 광범위한 의료 사용으로 이어질 수 있습니다.

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과학DOI : 2021. 10.1126 / 과학. abd0380 (DOI 정보).

Beom Soojin

"음악 팬. 매우 겸손한 탐험가. 분석가. 여행 괴짜. 익스트림 TV 전문가. 게이머."

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