假肢的振动响应:改善仿生肢体控制的新方法

假牙在其历史过程中变得越来越复杂:仿生手臂执行各种抓握动作,膝盖独立弯曲并用力弯曲,从而使在楼梯上行走更加轻松。 但是到目前为止,最重要的问题之一仍然是缺乏反馈。 截肢者必须主要关注视觉,因此在黑暗中使用假肢或在背包中搜索物品并不是最有效的锻炼方法。

来自克利夫兰诊所的一组科学家提出了一种基于假肢肌肉振动的从假肢获得反馈新方法。 研究人员声称,几分钟后,三名截肢者开始更有效地使用人工假体。



由保罗·D·马拉斯科(Paul D.Marasco)领导的一组研究人员开发了一种神经机器接口,该接口将振动传递给肌肉,以改善对假肢的控制。 该系统模拟运动感觉-身体位置和四肢运动,力量,力量和重力感。 科学家认为这种方法是提高使用假肢的效率和改善患者生活的最有效策略。

一个健康的普通人能够进行各种运动,在黑暗中或闭着眼睛控制自己的行为。 借助于肌肉,韧带,关节中的本体感受器 ,我们知道了手臂或腿在特定时刻的位置,它们能够预测运动到终点并更改任何参数以达到终点(例如,增加力量)。 在使用假体的情况下,人只能专注于视觉,这会降低设备的有效性。

“由于缺乏反馈,因此不可能在黑暗中操作物体。 我需要看一件物品才能拿走。 当他不可见时,就无法理解他在哪里。 原则上,您可以感觉到重量。 因此,人造皮肤和反馈领域的其他发展充满希望。”仿生假肢BeBeonic和MyoFacil的拥有者Konstantin Deblikov在接受Geektimes采访时说。

由保罗·马拉斯科(Paul Marasco)进行的这项研究由持肢截肢的人使用手的侵入性假肢参加-直接连接到肢体神经的设备使您可以使用来自大脑的信号直观地控制它们。 在实验期间,科学家在树桩上安装了振动装置:振动产生了运动感觉的幻觉。 该设备不仅可以“感觉”到握柄的压缩或扩展方式,而且还有助于直观地控制假体,而无需不断观察。 将愿景添加到此过程中,效率会提高。

根据研究小组负责人保罗·马拉斯科(Paul Marasco)的说法,自1970年代以来,科学家们就意识到肌肉振动产生运动感觉错觉的能力。 但是他的团队对这种技术对患者的影响感到惊讶。

下面的视频显示了与假体进行交互并使用振动接收反馈的过程。



除了改善对肢体的控制之外,反馈还起着另一个重要作用:旨在消除异物感。 2017年进行的另一项研究的作者雅各布·乔治Jacob George)说:“失去了肢体,不仅身体上失去了一部分,还失去了精神上的一部分。” 然后,受思想控制的假肢帮助恢复了100种逼真的触感

假体中安装的传感器通过两个植入的设备将信息发送到大脑。 大脑将它们转化为压力,振动和运动的感觉。 这使您能够欺骗大脑,并使其认为肢体确实属于该身体。

在下面的照片中-实验参与者之一握住了妻子的手,并使用了实验的仿生假肢。

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该科研成果于2018年3月发表在《科学移植医学》杂志上。 DOI:10.1126 / scitranslmed.aao6990

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN411261/


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