• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  • Primer brazo robótico con control mental exitoso sin implantes cerebrales

    Configuración de BCI utilizando un brazo robótico. Los usuarios controlaban el movimiento continuo en 2D de un brazo robótico para rastrear un objetivo que se movía aleatoriamente en la pantalla de una computadora. Crédito:Edelman et al., Sci. Robot. 4, eaaw6844 (2019)

    Un equipo de investigadores de la Universidad Carnegie Mellon, en colaboración con la Universidad de Minnesota, ha logrado un gran avance en el campo del control de dispositivos robóticos no invasivos. Usando una interfaz cerebro-computadora no invasiva (BCI), Los investigadores han desarrollado el primer brazo robótico controlado por la mente exitoso que exhibe la capacidad de rastrear y seguir continuamente un cursor de computadora.

    Ser capaz de controlar de forma no invasiva dispositivos robóticos utilizando solo pensamientos tendrá amplias aplicaciones, en particular, beneficiando la vida de los pacientes paralizados y con trastornos del movimiento.

    Se ha demostrado que las BCI logran un buen rendimiento para controlar dispositivos robóticos utilizando solo las señales detectadas por los implantes cerebrales. Cuando los dispositivos robóticos se pueden controlar con alta precisión, se pueden usar para completar una variedad de tareas diarias. Hasta ahora, sin embargo, Las BCI que lograron controlar los brazos robóticos han utilizado implantes cerebrales invasivos. Estos implantes requieren una cantidad sustancial de experiencia médica y quirúrgica para instalarlos y operarlos correctamente. sin mencionar el costo y los riesgos potenciales para los sujetos, y como tal, su uso se ha limitado a unos pocos casos clínicos.

    Un gran desafío en la investigación de BCI es desarrollar tecnología menos invasiva o incluso totalmente no invasiva que permita a los pacientes paralizados controlar su entorno o extremidades robóticas utilizando sus propios "pensamientos". Tal tecnología BCI no invasiva, si tiene éxito, llevaría una tecnología tan necesaria a numerosos pacientes e incluso potencialmente a la población en general.

    Video de un participante que usa un cursor virtual debajo de BCI para completar una tarea de control continuo de un objetivo en movimiento aleatorio. Crédito:Edelman et al., Sci. Robot. 4, eaaw6844 (2019)

    Sin embargo, BCI que utilizan sensores externos no invasivos, en lugar de implantes cerebrales, recibir señales "más sucias", lo que lleva a una resolución más baja actual y un control menos preciso. Por lo tanto, cuando se usa solo el cerebro para controlar un brazo robótico, una BCI no invasiva no resiste el uso de dispositivos implantados. A pesar de esto, Los investigadores de BCI han avanzado, su ojo puesto en el premio de una tecnología menos invasiva o no invasiva que podría ayudar a los pacientes en todas partes a diario.

    Bin He, Profesor Fideicomisario y Jefe del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Carnegie Mellon, está logrando ese objetivo, un descubrimiento clave a la vez.

    "Ha habido grandes avances en los dispositivos robóticos controlados por la mente que utilizan implantes cerebrales. Es una ciencia excelente, "dice Él." Pero no invasivo es el objetivo final. Los avances en la decodificación neuronal y la utilidad práctica del control de brazo robótico no invasivo tendrán importantes implicaciones en el eventual desarrollo de neurorobóticos no invasivos ".

    Utilizando técnicas novedosas de detección y aprendizaje automático, Él y su laboratorio han podido acceder a señales en las profundidades del cerebro, logrando una alta resolución de control sobre un brazo robótico. Con neuroimagen no invasiva y un novedoso paradigma de búsqueda continua, Está superando las ruidosas señales de EEG que mejoran significativamente la decodificación neuronal basada en EEG, y facilitando el control continuo de dispositivos robóticos bidimensionales en tiempo real.

    Video de un participante que usa un brazo robótico debajo de un BCI para completar una tarea de control continuo de un objetivo en movimiento aleatorio. Crédito:Edelman et al., Sci. Robot. 4, eaaw6844 (2019)

    Usar un BCI no invasivo para controlar un brazo robótico que sigue un cursor en la pantalla de una computadora, por primera vez, Ha demostrado en sujetos humanos que un brazo robótico ahora puede seguir el cursor de forma continua. Mientras que los brazos robóticos controlados por humanos de forma no invasiva habían seguido previamente un cursor en movimiento en forma desigual, movimientos discretos, como si el brazo robótico estuviera tratando de "ponerse al día" con los comandos del cerebro, ahora, el brazo sigue al cursor de forma suave, camino continuo.

    En un artículo publicado en Ciencia Robótica , el equipo estableció un nuevo marco que aborda y mejora los componentes del "cerebro" y la "computadora" de BCI al aumentar la participación y la capacitación de los usuarios, así como la resolución espacial de datos neuronales no invasivos a través de imágenes de fuente de EEG.

    El papel, "La neuroimagen no invasiva mejora el seguimiento neuronal continuo para el control de dispositivos robóticos, "muestra que el enfoque único del equipo para resolver este problema no mejoró el aprendizaje de BCI en casi un 60% para las tareas tradicionales de centro hacia afuera, también mejoró el seguimiento continuo del cursor de una computadora en más de un 500%.

    La tecnología también tiene aplicaciones que podrían ayudar a una variedad de personas, ofreciendo caja fuerte, "control mental" no invasivo de dispositivos que pueden permitir que las personas interactúen con sus entornos y los controlen. La tecnología tiene, hasta la fecha, ha sido probado en 68 sujetos humanos sanos (hasta 10 sesiones para cada sujeto), incluido el control de dispositivos virtuales y el control de un brazo robótico para una persecución continua. La tecnología es directamente aplicable a los pacientes, y el equipo planea realizar ensayos clínicos en un futuro próximo.

    "A pesar de los desafíos técnicos que plantea el uso de señales no invasivas, Estamos plenamente comprometidos a llevar esta tecnología segura y económica a las personas que puedan beneficiarse de ella. ", dice He." Este trabajo representa un paso importante en las interfaces no invasivas cerebro-computadora, una tecnología que algún día puede convertirse en una tecnología de asistencia generalizada que ayude a todos, como los teléfonos inteligentes ".


    © Ciencia https://es.scienceaq.com