想法命令机器人传播行动障碍的人

时间:2019-03-24 16:08:02 来源:青河门户网 作者:匿名



猴子利用“想法”指导机器人为自己取食物。

根据5月29日报道的《纽约时报》,美国《自然》杂志于5月28日发表了一份研究报告称,可以将一个微型传感器放置在猴子的大脑中,猴子可以控制机器人的手臂并指导机器人帮助。自己“工作”。这项研究表明,动物神经和复杂机器的组合是可能的,这将为因脑和脊髓损伤,帕金森病和阿尔茨海默病而无法自理的患者带来好消息。本报告将在本期《自然》上发布。

猴子的想法,机器人行动

机器人的手臂模仿人体结构,肩膀和肘部,但只有两个手指。猴子的手臂被捆绑起来,无法自由获得。如果他们想要食物,他们必须使用外力。

在猴子头骨下方的运动皮质中,科学家植入了一个雀斑大小的传感器。运动皮质是神经中枢向手臂和手指发出运动命令的细胞区域。传感器由100个微电极组成,每个微电极连接到神经元,电极的另一端通向计算机。

外部计算机从100个神经元细胞收集信息,然后将信息转换为传递给机器人手臂的电子指令。最初科学家们用计算机帮助猴子发出命令,移动机器人手臂,让他们学习生物反馈。

几天后,猴子不需要别人的帮助。他们坚定地坐在当地的椅子上,运用自己的想法,巧妙地指导机器人通过外部计算机的通信伸出双臂,帮助他们获取葡萄,药物和其他食物,科学家们在在他们面前。事情。这个过程的难点在于每个神经元细胞都有自己的运动方向可供选择。 “你需要弄清楚猴子想要移动的方向,”测试人员说。

最后,只需花费三分之二的时间,猴子就可以将食物吃进嘴里。当接近食物时,猴子学会打开机器人的两个手指。拿起食物时,要正确地捏住手指,并在将食物放入口中时松开手指。他们可以自由地控制机器人的运动并平稳而自然地食用。行动障碍患者的福音

该研究由匹兹堡大学和卡内基梅隆大学的专家进行,并在生物医学和工程研究中心进行。之所以选择猴子,是因为它们的大脑结构与人类最相似,猴子具有很强的学习能力。尽管构成人脑控制动作的方法尚未在脑损伤患者的实践中取得成果,但该测试表明这在技术上是可行的。

在之前的试验中,具有多年控制权的患者可以通过脑电波控制计算机屏幕上的指针。在另一项实验中,灵长类动物可以利用自己的想法移动机器人手臂和手指,并控制机器人在跑步机和其他小型机器上移动。

新实验无疑是向前迈出的一大步。在这个实验中,猴子习惯于使用机器人的手臂作为他身体的一部分并与神经活动同步。

科学家评论说,这些发现对脑,脊髓损伤和截肢患者来说很常见,特别是从伊拉克和阿富汗战场返回的受伤退伍军人,甚至那些瘫痪患者,帕金森病和阿尔茨海默病的人。很棒的意思。该研究小组负责人William Hidkes说:“这项试验总结了之前的试验,并将为某些条件提供新的补救措施。”

布朗大学人脑科学研究中心主任约翰多诺霍说:“这份报告非常重要。它完全解释了动物只通过大脑活动与复杂的机器相结合。”科学家说,短期实验的目标是为一个成熟的患者创造这样一台机器,最终目标是了解人类大脑的复杂结构。

“给机器人一个关节和一个灵活的手指”

该报告的共同作者,匹兹堡大学神经生物学教授之一安德鲁施瓦茨说:“在现实世界中,事情并没有像我们想象的那样发展。我们可以做很多事情。不能预测,比如说食物粘在手上,或食物滑倒,我们不能写入计算机程序。但是猴子可以适应这些情况,他们会舔食站在机器人手指上的食物。将食物塞入口中,就像使用自己的手臂一样。“这种方法在实践领域存在一些障碍:植入人脑的传感器持续时间不超过一个月,科学家无法解释原因;用于读取和转换神经信息的设备需要全天候。监视和校正,到目前为止还没有可以成功操作而无需植入人体皮层的无线设备。此外,需要提高机器人手臂的精度。施瓦茨说:“真正的病人需要对机器人做的是扣拉拉链,所以我们必须将关节和更灵活的手指连接到机器人手臂上。”

许多科学家正在努力解决这些问题,猴子在实验中表现出的快速学习能力使得科学家们相信大脑需要控制身体某个部位的运动,只有相应的神经中枢必须发出指令。神经中枢没有必要精确控制每个肌肉,只要100个神经元细胞可以控制机器人手臂和手指的运动。这使科学家对这种方法付诸实践的方式充满信心。

蒙特利尔大学的神经科学家约翰卡拉卡斯卡将在本期《自然》上发表一篇文章:如果解决了这些烦人的问题,科学家们可能会发现运动皮层比人脑头骨更准确。更灵敏地控制外部机器的区域。通过这种方式,患者不仅可以通过“同步命令”机器活动来表达完整的想法,而且还可以使用机器以更自然,更真实的方式替换他们的生活。


  
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