Protezy sterowane w mózgu tworzą zmysł dotyku

Szczury zazwyczaj nie widzą światła podczerwonego, ale go "dotknęły" w laboratorium Duke University. Szczury wyczuły światło jako lekki dotyk, po tym jak neurobiolog Miguel Nicolelis i jego zespół wyposażyli zwierzęta w detektor podczerwieni podłączony do elektrod wszczepionych w części mózgu ssaków, który przetwarza informacje odnoszące się do zmysłu dotyku.

Jedną z głównych wad współczesnych ludzkich protez kontrolowanych przez mózg jest to, że pacjenci nie mogą wyczuć tekstury tego, czego dotykają, twierdzi Nicolelis.

Jego celem jest nie tylko, aby dać osobom całkowicie sparaliżowanym zdolność do poruszania kończynami, ale także możliwość wyczuwania tekstury obiektów umieszczonych w ich dłoniach oraz doświadczenia różnorodności terenu pod ich stopami.

Jego badania laboratoryjne nad tym, jak połączyć komórki mózgu z elektrodami z zewnątrz dla interfejsów mózg-maszyna i neuronowych protez u ludzi i innych naczelnych, dają możliwość kontroli nad kończynami, zarówno w rzeczywistości jak i wirtualnie, przy użyciu tylko umysłu.

Nicolelis i jego zespół wykazali, że małpy, bez poruszania częściami swoich prawdziwych ciał, mogły korzystać z elektrycznych protez w mózgu, aby poprowadzić wirtualne ręce awatara, by dotknął wirtualnych obiektów i rozpoznawał teksturę.

Jego najnowsze badanie opublikowane 12 lutego w Nature Communications, pokazuje, że kora mózgowa szczurów reaguje zarówno na symulowany zmysł dotyku stworzony przez czujniki podczerwieni światła, jak i na dotyk wąsów, jakby kora mózgowa dzieliła się po równo tak, że komórki mózgu przetwarzałaby oba rodzaje informacji.

Dany typ komórki nerwowej powinien być stymulowany, aby wygenerować żądane funkcje neurologiczne. Stymulowanie szerszego zakresu komórek może pomóc ośrodkowi korowemu dostosować się do nowych źródeł sensorycznych, stwierdził Nicolelis.

Jego zespół niedawno udokumentował wzorce wyładowań prawie 2,000 różnych połączonych ze sobą neuronów u małp. Zapis aktywności elektrycznej z tysiąca neuronów naraz jest istotny dla poprawy dokładności i wydajności urządzeń związanych z protezami i ośrodkami nerwowymi.

Ta współpraca między mózgiem a maszyną jest częścią międzynarodowych badań o nazwie Walk Again Project. Istnieje po to, by zbudować szkielet zewnętrzny całego ciała, który może pomóc ludziom sparaliżowanym odzyskać umiejętności ruchowe i czuciowe za pomocą mózgu, który kontrolowałby aparaturę.

Nicolelis i jego współpracownicy chcieliby po raz pierwszy użyć egzoszkieletu na ceremonii otwarcia Mistrzostw Świata FIFA w czerwcu 2014 roku.

Nicolelis twierdzi, że czujnik podczerwieni może być tak wbudowany egzoszkielet, że nawet pacjenci noszący ubranie mogą normalnie korzystać z urządzenia i czuć.