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I bioingegneri migliorano il funzionamento del braccio robotico controllato dal cervello


 Quando un individuo aziona un braccio protesico, in particolare una tecnologia controllata dalla mente, diventa estremamente difficile avere il controllo motorio completo per fare cose come toccare o afferrare.

Un team di bioingegneri dell’Università di Pittsburgh Rehab Neural Engineering Labs ha spiegato in un nuovo articolo di Science come la stimolazione cerebrale che evoca sensazioni tattili possa rendere più facile per un utente azionare un braccio robotico controllato dal cervello. 

Afferrare e trasferire il tempo dimezzato
Il team ha condotto un esperimento che ha dimostrato che l’integrazione della visione con la percezione tattile artificiale ha dimezzato il tempo necessario per afferrare e trasferire gli oggetti. Il tempo mediano di 20,9 secondi è sceso a 10,2 secondi. 

Jennifer Collinger è co-autore senior e professore associato Ph.D presso il Dipartimento di Medicina Fisica e Riabilitazione di Pitt. 

“In un certo senso, questo è ciò che speravamo accadesse, ma forse non nella misura in cui abbiamo osservato”, ha detto Collinger. “Il feedback sensoriale da arti e mani è estremamente importante per fare cose normali nella nostra vita quotidiana, e quando manca quel feedback, le prestazioni delle persone sono compromesse”.

Il partecipante allo studio
Il partecipante allo studio era Nathan Copeland, che è diventato il primo individuo in assoluto ad avere piccoli array di elettrodi impiantati non solo nella corteccia motoria del cervello, ma anche nella corteccia somatosensoriale, che è un’area del cervello che elabora le informazioni sensoriali dal corpo. 

Gli array gli hanno permesso di controllare i bracci robotici con la mente e di ricevere un feedback sensoriale tattile, che è anche simile a come funzionano i circuiti neurali. 

“Conoscevo già molto bene sia le sensazioni generate dalla stimolazione sia l’esecuzione del compito senza stimolazione. Anche se la sensazione non è “naturale” – sembra una pressione e un leggero formicolio – non mi ha mai infastidito “, ha detto Copeland. “Non c’era davvero alcun punto in cui mi sentivo come se la stimolazione fosse qualcosa a cui dovevo abituarmi. L’esecuzione del compito mentre si riceveva la stimolazione è andata semplicemente insieme come PB&J. “

Copeland è stato coinvolto in un incidente automobilistico che gli ha portato ad avere un uso limitato delle braccia, quindi si è iscritto a un test clinico dell’interfaccia cervello-computer (BCI) microelettrodo sensomotorio. Gli sono stati impiantati quattro array di microelettrodi sviluppati da Blackrock Microsystems.

L’operatore BCI ha superato una serie di test che hanno richiesto il prelievo e il trasferimento di diversi oggetti da un tavolo a una piattaforma rialzata. Il feedback tattile è stato fornito attraverso la stimolazione elettrica, che ha permesso al partecipante di completare le attività due volte più velocemente rispetto a nessuna stimolazione.

Robert Gaunt è co-autore senior e Ph.D. professore associato presso il Dipartimento di Medicina Fisica e Riabilitazione Pitt. 

“Non volevamo limitare il compito rimuovendo la componente visiva della percezione”, ha detto Gaunt. “Quando viene ripristinata anche la sensazione limitata e imperfetta, le prestazioni della persona migliorano in modo piuttosto significativo. Abbiamo ancora molta strada da fare per rendere le sensazioni più realistiche e portare questa tecnologia nelle case delle persone, ma più ci avvicineremo a ricreare i normali input al cervello, meglio staremo “.

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