Как се бионични протези, Popular Mechanics списание
Доскоро протези са прикрепени към човешкото тяло механично и не са имали връзка с нервната система. Те може да се изкриви в своите панти желязо, стави, но да изпълнява всеки собственик движение трябва да има някакъв начин да регулира поведението на своята протеза ръка осигуряване на обратна връзка. По този начин човек сигнализира, че кракът му локва пред и трябва да бъде заобиколено, и ръката - трябва внимателно да се яйцето и се готви един омлет или, напротив, здраво затягане на инструмента в ръката си. За да се научи човек да управлява новата част, така необходима за дълъг период от време, както и набор от инструкции, е доста ограничен, така че фината моторика оставят много да се желае.
Но учените, вдъхновени от въображението на научната фантастика писатели са били в състояние да направят невероятен - механична ръка, прикрепена към човешката нервна система.
открадна
Когато един човек без ръце искате да преместите пръста, мозъкът генерира съответен сигнал, който върви по нервите, водещи към мускулите на крайниците. Но тъй като няма ръка, сигнал отива "в празнотата." Но какво, ако някъде по пътя "прихващане" на нервните импулси и въз основа на това, след анализ и обработка на данни, за да образуват роботизирани команди за контрол на ръка? Това е по този път са многобройни изследователски групи, които искат да се развиват протеза, която се чете на нервните сигнали и ги конвертира в движение.
Американският университет на Хюстън и ориз университет провежда експерименти с отстраняване на моторни нервни сигнали от електроенцефалография (EEG), използвайки електроди върху скалпа. Трудността е в това, че на ЕЕГ - набор от голям брой различни сигнали, както и задачата да се прави разлика между тях тези, които управляват движението на крайниците, подобни на търсене на игла в купа сено.
Изследователи от Технологичния университет Чалмърс в Гьотеборг (Швеция), заедно с колеги от консорциум Nebias (проект на няколко европейски университети) тръгна в обратната посока. Вместо да позициониране на електродите върху повърхността на кожата, където полезния сигнал е много шумна, учените са се опитали да се намали влиянието на шума, отвратителен електродите под кожата. Но физиологията на всеки човек е уникален, и е невъзможно да се каже предварително къде точно да се постави електродите трябва да бъде да се увеличи максимално съотношение "сигнал към шум".
Самообучение роботи
В момента най-обещаващ метод за бионични протези контрол смятат четенето електрически потенциали от мускули се изръси - електромиография (ЕМГ). Такива високотехнологични протези вече са надминали лабораторията и произведени в серия. Въпреки това, за да преподават на пациента за правилно управление на протезата - все още е труден проблем.
В лабораторията Приложни кибернетични системи за Москва Физико-техническия институт се опитват да се превърне в проблем на главата му, това е да се "научи" протезата правилно разбирам командите на човешкия мозък. GalvaniBionix отбор на студент и завършил MIPT, водена от главата на лабораторни Тимур Bergalievym използва повече от една двойка електроди, и множество електрически потенциали за четене мускули. Този подход дава възможност за значително повишаване на нивото на желания сигнал и за изпълнение на алгоритми "аз". Всяка комбинация от сигнали идващи от различни електроди съответства на специфично действие на ръката, и задачата е да се създаде подходяща библиотека, към който системата ще се справят с получаване на нов пакет от импулси. "Софтуерът се научава да разпознава команди от мозъка, адаптиране към конкретен човек - Bergalou обяснява. - Ние бяхме в състояние да демонстрират постижения в системата на прототип: ампутирани крака, използвайки "мускулни сигнали" можеше да се движи курсора по екрана. В бъдеще планираме да използваме за машинно обучение алгоритми за анализ на честотата на регистрация на различни комбинации от сигнали и използва тези данни, за да се подобри признаването. "
Тимур Bergalou, ръководител на Лабораторията по приложна кибернетични системи за Москва Физико-техническия институт, ръководител проект GalvaniBionix на: "За да се контролира протезата ние разработваме технология, която се адаптира към човешката личност. На пъна, ние поставяме повече от един чифт електроди, както е обичайно, но няколко. Колкото повече се използват електроди, на б? големи извадката сигнали за получаване на анализа. Да, така че ние значително усложнява работата на компютъра, тъй като процесора е по-трудно да се анализират множество сигнали. Но много по-лесно живота на пациента. "
електрическа ръка
Протеза стартира с чисто козметични (пасивно) протези, предназначени само за да пресъздаде естествения облик загубили крайници. Въпреки това, напредъкът в технологиите позволиха да се разработят различни методи за контролирани протези.
системата за тракшън контрол използва механични пръчки за предаване на движение протеза. Контролът на проводимост се основава на отчитане на биоелектрически потенциали, възникващи по време на свиването на мускулите на оцелелите части на ръката.
Електроенцефало контрол употреби прочетете електрически потенциали в мозъка чрез електроенцефалография (ЕЕГ). Сигналите от сензорите, поставени върху повърхността на кожата на главата, компютърът се декодира и се преобразуват в команди, които контролират протезата.
Електронен контрол на импланти - имплантира в кората на електродите, с което активност се записва кортикални неврони.