Apen controleren armen van avatar met behulp van hun geest

Anonim

Apen controleren armen van avatar met behulp van hun geest

Wetenschap

Ben Coxworth

8 november 2013

De avatar-aap die werd gebruikt in het onderzoek - hoewel de testapen hun armen zagen vanuit het standpunt van een first-person

De laatste tijd is er steeds meer hoop voor mensen die het gebruik van hun wapens hebben verloren, omdat verschillende onderzoeksinstituten begonnen zijn met het ontwikkelen van prothesewapens die alleen door de gedachte kunnen worden beheerst. Tot dusverre hebben alle systemen zojuist gebruikers de mogelijkheid gegeven om een ​​enkele arm te besturen - voor veel van de taken die we dagelijks uitvoeren, is dat simpelweg niet genoeg. Nu zijn wetenschappers van de Duke University in North Carolina er echter in geslaagd om twee rhesusapen de beide armen van geanimeerde digitale avatars te laten beheersen, met alleen hun verstand.

Een team onder leiding van neurobioloog Dr. Miguel Nicolelis begon met het observeren van de activiteit van bijna 500 neuronen in beide hersenhelften van de hersenen van de dieren. Een van de apen leerde toen zijn eigen handen te gebruiken op fysieke joysticks om de armen van een avataraap op een computerscherm te bewegen. Wanneer die avatar met succes een specifieke bimanuele motortaak uitvoerde (waarbij hij zijn handen op de doelen legde die zouden verschijnen), zou de echte aap een vruchtensapbeloning ontvangen.

Die aap werd vervolgens getraind om de armen van de avatar te besturen door simpelweg zijn eigen armen te bewegen, zonder joysticks. Toen de armen werden "voorzichtig ingetogen", leerde het om de armen van de avatar te bewerken door erover te denken zijn armen te bewegen. Een computer decodeerde zijn neurale activiteit en bewoog de armen van de avatar dienovereenkomstig.

De tweede aap keek herhaaldelijk toe hoe de avatararmen de taak uitvoerden, en werd toen meteen overgehaald om niets dan hersencontrole te gebruiken om die armen dezelfde taak op commando te laten uitvoeren. Dit is vooral belangrijk voor menselijke toepassingen, omdat de meeste gebruikers van de technologie niet de mogelijkheid hebben om te beginnen met training met echte armbewegingen.

Zodra beide apen dingen onder de knie kregen, werd opgemerkt dat de plasticiteit in de corticale gebieden van hun hersenen toenam. Volgens de wetenschappers suggereert dit dat de dieren de armen op het scherm in hun eigen interne lichaamsbeeld hadden opgenomen - met andere woorden, ze dachten aan hen alsof ze hun echte armen waren.

Bovendien werd ontdekt dat wanneer de apen de bimanuele taken uitvoerden, de bijbehorende neurale activiteit meer was dan alleen de som van de activiteit die links en rechts alleen bewegingen vergezelt. Er is iets anders aan het werk wanneer beide armen tegelijk worden gebruikt, een feit dat de ontwikkeling van mind-controlled prothesen zou kunnen leiden.

Een paper over het onderzoek werd gisteren gepubliceerd in het tijdschrift Science Translational Medicine . Alle bevindingen zullen worden verwerkt in het Walk Again Project, een samenwerkingsinspanning die is belast met de ontwikkeling van een hersenscentreerd exoskelet.

Bron: Duke University

De avatar-aap die werd gebruikt in het onderzoek - hoewel de testapen hun armen zagen vanuit het standpunt van een first-person