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Universidade de Minnesota pesquisa mostra que as pessoas podem controlar um braço robótico com apenas suas mente
Os pesquisadores fizeram um grande avanço que permite às pessoas controlar um braço robótico usando apenas suas mentes. A pesquisa tem potencial para ajudar milhões de pessoas paralisadas ou com doenças neurodegenerativas.
Ciência e Tecnologia
Universidade de Minnesota pesquisa mostra que as pessoas podem controlar um braço robótico com apenas suas mente
Estudo inovador demonstra potencial para ajudar milhões de pessoas com deficiência
Pesquisadores da Universidade de Minnesota fizeram um grande avanço que permite que as pessoas controlem um braço robótico usando apenas suas mentes. A pesquisa tem potencial para ajudar milhões de pessoas paralisadas ou com doenças neurodegenerativas.
O estudo é publicado on-line hoje em Scientific Reports, uma revista Nature Research.
"Esta é a primeira vez no mundo que as pessoas podem operar um braço robótico para alcançar e agarrar objetos em um ambiente 3D complexo usando apenas seus pensamentos sem um implante cerebral", disse Bin He, professor de engenharia biomédica da Universidade de Minnesota e pesquisador principal Sobre o estudo. "Apenas imaginando mover os braços, eles foram capazes de mover o braço robótico."
A técnica não-invasiva, chamada eletroencefalografia (EEG), baseia a atividade elétrica do cérebro dos sujeitos através de uma tampa EEG especializada e de alta tecnologia, equipada com 64 eletrodos e converte os "pensamentos" em ação pelo processamento avançado de sinais e Aprendizagem de máquinas.
Oito indivíduos saudáveis ??completaram as sessões experimentais do estudo usando o tampão EEG. Os sujeitos aprenderam gradualmente a imaginar mover seus próprios braços sem realmente movê-los para controlar um braço robótico no espaço 3D. Eles começaram a aprender a controlar um cursor virtual na tela do computador e depois aprenderam a controlar um braço robótico para alcançar e agarrar objetos em locais fixos em uma mesa. Eventualmente, eles foram capazes de mover o braço robótico para alcançar e agarrar objetos em locais aleatórios em uma tabela e mover objetos da tabela para uma prateleira de três camadas por apenas pensar sobre esses movimentos.
Todos os oito sujeitos poderiam controlar um braço robótico para pegar objetos em locais fixos com uma taxa de sucesso média acima de 80 por cento e mover objetos da tabela para a prateleira com uma taxa de sucesso média acima de 70 por cento.
"Isto é emocionante como todos os assuntos realizados as tarefas usando uma técnica completamente não invasiva. Vemos um grande potencial para esta pesquisa para ajudar as pessoas que estão paralisadas ou têm doenças neurodegenerativas para se tornarem mais independentes sem a necessidade de implantes cirúrgicos ", disse ele.
Os pesquisadores disseram que a tecnologia de interface cérebro-computador funciona devido à geografia do córtex motor - a área do cérebro que governa o movimento. Quando os seres humanos se movem ou pensam em um movimento, os neurônios no córtex motor produzem pequenas correntes elétricas. Pensar em um movimento diferente ativa um novo sortimento de neurônios, um fenômeno confirmado pela validação cruzada usando a ressonância magnética funcional no estudo anterior de He. Separar esses sortimentos usando o processamento de sinal avançado estabeleceu as bases para a interface cérebro-computador usada pelos pesquisadores da Universidade de Minnesota, disse ele.
A pesquisa de braço robótica se baseia na pesquisa de He publicado há três anos, em que os indivíduos eram capazes de voar um pequeno quadcopter usando a tecnologia não-invasiva EEG. A pesquisa ganhou atenção da mídia internacional.
"Três anos atrás, não tínhamos certeza de mover um braço robótico mais complexo para agarrar e mover objetos usando essa tecnologia de interface cérebro-computador poderia até ser alcançado", disse ele. "Estamos felizes surpresos que trabalhou com uma alta taxa de sucesso e em um grupo de pessoas."
Ele antecipa que o próximo passo de sua pesquisa será desenvolver ainda mais essa tecnologia de interface cérebro-computador, realizando um braço prostético robótico controlado pelo cérebro ligado ao corpo de uma pessoa ou examinando como essa tecnologia poderia funcionar com alguém que sofreu um derrame ou está paralisado.
Além do Professor He, que também atua como diretor do Instituto de Engenharia em Medicina da Universidade de Minnesota, a equipe de pesquisa inclui o engenheiro biomédico Jianjun Meng, pesquisador pós-doutorado (primeiro autor); Estudante de graduação em engenharia biomédica Bryan Baxter; Instituto de Engenharia em Medicina membro do pessoal Angeliki Bekyo; E estudantes de graduação de engenharia biomédica Shuying Zhang e Jaron Olsoe. Os pesquisadores estão afiliados à Faculdade de Ciências e Engenharia da Universidade de Minnesota e à Faculdade de Medicina.
O estudo da Universidade de Minnesota foi financiado pela National Science Foundation (NSF), o Centro Nacional de Saúde Complementar e Integrativa, Instituto Nacional de Imagem Biomédica e Bioengenharia, e Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Stroke dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) , E da Universidade de Minnesota MnDRIVE (Minnesota Discovery, Research and InnoVation Economia) Iniciativa financiado pelo Minnesota Legislatura.
O estudo é publicado on-line hoje em Scientific Reports, uma revista Nature Research.
"Esta é a primeira vez no mundo que as pessoas podem operar um braço robótico para alcançar e agarrar objetos em um ambiente 3D complexo usando apenas seus pensamentos sem um implante cerebral", disse Bin He, professor de engenharia biomédica da Universidade de Minnesota e pesquisador principal Sobre o estudo. "Apenas imaginando mover os braços, eles foram capazes de mover o braço robótico."
A técnica não-invasiva, chamada eletroencefalografia (EEG), baseia a atividade elétrica do cérebro dos sujeitos através de uma tampa EEG especializada e de alta tecnologia, equipada com 64 eletrodos e converte os "pensamentos" em ação pelo processamento avançado de sinais e Aprendizagem de máquinas.
Oito indivíduos saudáveis ??completaram as sessões experimentais do estudo usando o tampão EEG. Os sujeitos aprenderam gradualmente a imaginar mover seus próprios braços sem realmente movê-los para controlar um braço robótico no espaço 3D. Eles começaram a aprender a controlar um cursor virtual na tela do computador e depois aprenderam a controlar um braço robótico para alcançar e agarrar objetos em locais fixos em uma mesa. Eventualmente, eles foram capazes de mover o braço robótico para alcançar e agarrar objetos em locais aleatórios em uma tabela e mover objetos da tabela para uma prateleira de três camadas por apenas pensar sobre esses movimentos.
Todos os oito sujeitos poderiam controlar um braço robótico para pegar objetos em locais fixos com uma taxa de sucesso média acima de 80 por cento e mover objetos da tabela para a prateleira com uma taxa de sucesso média acima de 70 por cento.
"Isto é emocionante como todos os assuntos realizados as tarefas usando uma técnica completamente não invasiva. Vemos um grande potencial para esta pesquisa para ajudar as pessoas que estão paralisadas ou têm doenças neurodegenerativas para se tornarem mais independentes sem a necessidade de implantes cirúrgicos ", disse ele.
Os pesquisadores disseram que a tecnologia de interface cérebro-computador funciona devido à geografia do córtex motor - a área do cérebro que governa o movimento. Quando os seres humanos se movem ou pensam em um movimento, os neurônios no córtex motor produzem pequenas correntes elétricas. Pensar em um movimento diferente ativa um novo sortimento de neurônios, um fenômeno confirmado pela validação cruzada usando a ressonância magnética funcional no estudo anterior de He. Separar esses sortimentos usando o processamento de sinal avançado estabeleceu as bases para a interface cérebro-computador usada pelos pesquisadores da Universidade de Minnesota, disse ele.
A pesquisa de braço robótica se baseia na pesquisa de He publicado há três anos, em que os indivíduos eram capazes de voar um pequeno quadcopter usando a tecnologia não-invasiva EEG. A pesquisa ganhou atenção da mídia internacional.
"Três anos atrás, não tínhamos certeza de mover um braço robótico mais complexo para agarrar e mover objetos usando essa tecnologia de interface cérebro-computador poderia até ser alcançado", disse ele. "Estamos felizes surpresos que trabalhou com uma alta taxa de sucesso e em um grupo de pessoas."
Ele antecipa que o próximo passo de sua pesquisa será desenvolver ainda mais essa tecnologia de interface cérebro-computador, realizando um braço prostético robótico controlado pelo cérebro ligado ao corpo de uma pessoa ou examinando como essa tecnologia poderia funcionar com alguém que sofreu um derrame ou está paralisado.
Além do Professor He, que também atua como diretor do Instituto de Engenharia em Medicina da Universidade de Minnesota, a equipe de pesquisa inclui o engenheiro biomédico Jianjun Meng, pesquisador pós-doutorado (primeiro autor); Estudante de graduação em engenharia biomédica Bryan Baxter; Instituto de Engenharia em Medicina membro do pessoal Angeliki Bekyo; E estudantes de graduação de engenharia biomédica Shuying Zhang e Jaron Olsoe. Os pesquisadores estão afiliados à Faculdade de Ciências e Engenharia da Universidade de Minnesota e à Faculdade de Medicina.
O estudo da Universidade de Minnesota foi financiado pela National Science Foundation (NSF), o Centro Nacional de Saúde Complementar e Integrativa, Instituto Nacional de Imagem Biomédica e Bioengenharia, e Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Stroke dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) , E da Universidade de Minnesota MnDRIVE (Minnesota Discovery, Research and InnoVation Economia) Iniciativa financiado pelo Minnesota Legislatura.
Referência de informação site: College of Science and Engineering , Artigo: University of Minnesota research shows that people can control a robotic arm with only their minds
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