Diagramm der e-dermis-system. Abbildung: Osborn et al., 2018/Science Robotics
Zu machen, arbeiten die Forscher erstellten eine neuromorphic Systems—ein Gerät, das imitiert das Verhalten des Nervensystems mit schaltungen. In diesem Fall, Ihre neuromorphic Modell nahm die Ausgabe der e-Lederhaut (d.h. die taktilen Informationen, die beim berühren eines Objekts) und verwandelt es in elektrische spikes oder neuronale Signale, die repliziert das Verhalten der mechanoreceptors und nozizeptoren. Diese spikes wurden dann verwendet, um elektrisch zu stimulieren die peripheren Nerven des amputierten Freiwilligen (D. H. transkutane Nervenstimulation, oder TNS). Wenn Sie mit dieser Nerv-stimulation, die freiwillige in der Lage war zu fühlen, Empfindungen in seiner künstlichen hand.
In Experimenten, ein Amputierter Freiwilligen konnte fühlen, wie der Druck, das klopfen der Fingerspitze, und sogar Objekte, rief schmerzhafte Empfindungen. Er konnte sagen, der Unterschied zwischen nicht-schmerzhaften und schmerzhaften taktilen Wahrnehmungen, einschließlich Variationen, die in einem Objekt der Krümmung und scharfen Kanten. Die freiwillige sagte die Empfindungen spürte, wie Sie kamen direkt aus der so genannten phantom-hand. EEG-scans, die während der Experimente erschien, um zu zeigen, dass Regionen im Gehirn, die mit der hand aktiv waren die Teilnehmer, das Gehirn.
Die JHU-Forscher dokumentiert die Anregungen der Nutzer gefunden schmerzhaft und das fühlte sich mehr wie normale touch. Den Freiwilligen wurde gebeten, zu bewerten, die Beschwerden der wahrgenommenen Empfindungen im phantom-hand mit einer Skala von -1 bis 10, wobei -1 ist etwas angenehm oder angenehm, 1 sehr leichte Schmerzen wie ein Jucken, 2 ist eine unangenehme Gefühl, wie eine Prise, 3 ist unangenehm, aber erträglich, wie eine versehentliche schneiden, und so weiter, Bei diesem Versuch, das höchste Niveau der Schmerz war, als auf Platz 3.
Die freiwillige Durchführung der sensation Aufgabe. Bild: Osborn et al., 2018/Science Robotics
“Einer der überraschendsten Aspekte dieser Arbeit war in der Lage zu erkennen, verschiedene stimulationsmuster erstellen, die unterschiedliche Empfindungen im phantom hand des amputierten Freiwilligen,” sagte Osborn. “In diesem Fall waren diese Empfindungen von Druck oder Schmerzen.”
Um dem system mehr Leben-wie die Forscher auch einen automatisierten Schmerz-reflex-system. Wenn die prothetische hand berührte einen scharfen Gegenstand, der Finger automatisch zuckte Sie Weg, “um Schäden zu verhindern und weiter Schmerzen”, so schreiben die Forscher in der Studie. Wichtig ist, die freiwilliger hatte keine Kontrolle über diesen reflex Bewegungen.
Sharlene Flesher, ein Doktorand in der Abteilung für Bioengineering an der University of Pittsburgh, wer war nicht beteiligt mit der neuen Studie, sagte, die neue Studie “ein gutes Stück Arbeit, die ist sehr komplett,” und dass “die progression präsentieren Sie fest ist.” Das sagte, spürte Sie die EEG-Ergebnisse waren “albern.”
“Sie behaupten, dass es zeigt, dass die Teilnehmer spüren die Empfindungen in der linken hand, aber das EEG ist nicht die räumliche Genauigkeit, zu behaupten, dass,” Flesher sagte Gizmodo. “Das Ergebnis vereinbart, dass die Empfindungen waren auf der linken Seite des Körpers und der wahrscheinlich irgendwo auf den arm, wusste ich nicht kaufen, es war in der hand von der EEG-Bericht. Ich würde gerne sehen, mehr Details darüber, wie Sie abgebildet, die Empfindungen, aber es scheint, dass Sie haben einen guten job zu finden stimulation Websites, die evozierten Empfindungen im phantom-hand.”
Für Gebäude, die Prothetik, die es Nutzern ermöglichen, Schmerzen zu empfinden, Flesher damit einverstanden, dass die Auslösung voller Schmerz sollte nicht das Ziel sein.
“Ob oder ob nicht der Schmerz sollte weitergeleitet werden, ist interessant, und Sie bekommen es hier. Wenn die Prothese kann Identifizierung von “schmerzhaften” Situationen und Sie zu minimieren, hat Beschwerden wirklich brauchen, weitergeleitet werden, für den Benutzer? Ich denke, wenn Sie halten den Schmerz Empfindungen in einem informativen Bereich, wo es nicht verursachen so viel Schmerz, so wie eine Ablenkung, es ist nützlich”, sagte Sie. “Allerdings, Sie hervorgerufen, die Empfindungen, die mit verschiedenen Modalitäten, wie Druck und Kribbeln, also eine angemessene Schmerz-freie alternative wäre es, das Prickeln Empfindung, die angeben, eine schmerzhafte Berührung. That being said, wenn Sie hervorrufen können Schmerzen, Druck und Kribbeln, alle drei verwenden könnte, weitere Informationen zu vermitteln.”
Dies ist eine sehr viel versprechende Arbeit, aber es gibt viele andere Aspekte berühren. Blick in die Zukunft, die JHU-Forscher erkunden möchten anderen Wahrnehmungen, die bereitgestellt werden könnten, die durch das sensorische feedback, einschließlich Temperatur und Propriozeption (wie die Kenntnis der relativen Lage der Körperteile, wie ein arm über dem Kopf).
“Indem man verschiedene Empfindungen, können wir uns weiter verbessern Armprothesen, um Sie noch mehr funktionale und lebensecht”, sagte Osborn.
[Die Wissenschaft Der Robotik]