Investigadores de la Universidad de Minnesota han logrado un gran avance que permite a las personas controlar un brazo robótico utilizando solo sus mentes. La investigación tiene el potencial de ayudar a millones de personas que están paralizadas o tienen enfermedades neurodegenerativas.
El estudio se publica hoy en línea en informes científicos, a Naturaleza revista de investigación.
"Esta es la primera vez en el mundo que las personas pueden operar un brazo robótico para alcanzar y agarrar objetos en un entorno 3D complejo usando solo sus pensamientos sin un implante cerebral", dijo Bin He, profesor de ingeniería biomédica de la Universidad de Minnesota yinvestigador principal del estudio. "Con solo imaginar que movían los brazos, pudieron mover el brazo robótico".
La técnica no invasiva, llamada interfaz cerebro-computadora basada en electroencefalografía EEG, registra la actividad eléctrica débil del cerebro de los sujetos a través de una gorra de EEG especializada de alta tecnología equipada con 64 electrodos y convierte los "pensamientos" en acción mediante una señal avanzadaprocesamiento y aprendizaje automático.
Ocho sujetos humanos sanos completaron las sesiones experimentales del estudio con el gorro de EEG. Los sujetos aprendieron gradualmente a imaginarse moviendo sus propios brazos sin moverlos realmente para controlar un brazo robótico en el espacio 3D. Comenzaron aprendiendo a controlar un cursor virtual enpantalla de la computadora y luego aprendieron a controlar un brazo robótico para alcanzar y agarrar objetos en ubicaciones fijas en una mesa. Finalmente, pudieron mover el brazo robótico para alcanzar y agarrar objetos en ubicaciones aleatorias en una mesa y mover objetos de la mesa aun estante de tres capas pensando solo en estos movimientos.
Los ocho sujetos podrían controlar un brazo robótico para recoger objetos en ubicaciones fijas con una tasa de éxito promedio superior al 80 por ciento y mover objetos de la mesa al estante con una tasa de éxito promedio superior al 70 por ciento.
"Esto es emocionante ya que todos los sujetos completaron las tareas utilizando una técnica completamente no invasiva. Vemos un gran potencial para esta investigación para ayudar a las personas que están paralizadas o que tienen enfermedades neurodegenerativas a ser más independientes sin necesidad de implantes quirúrgicos", dijo..
Los investigadores dijeron que la tecnología de interfaz cerebro-computadora funciona debido a la geografía de la corteza motora, el área del cerebro que gobierna el movimiento. Cuando los seres humanos se mueven o piensan en un movimiento, las neuronas de la corteza motora producen pequeñas corrientes eléctricas. Pensar en un movimiento diferente activa una nueva variedad de neuronas, un fenómeno confirmado por la validación cruzada mediante resonancia magnética funcional en un estudio anterior de He. La clasificación de estas combinaciones mediante el procesamiento de señales avanzado sentó las bases para la interfaz cerebro-computadora utilizada por la Universidad deInvestigadores de Minnesota, dijo.
La investigación del brazo robótico se basa en la investigación de He publicada hace tres años en la que los sujetos pudieron volar un pequeño cuadricóptero utilizando la tecnología EEG no invasiva.
"Hace tres años, no estábamos seguros de poder mover un brazo robótico más complejo para agarrar y mover objetos usando esta tecnología de interfaz cerebro-computadora", dijo. "Estamos felizmente sorprendidos de que funcionara con unalta tasa de éxito y en un grupo de personas ".
Anticipa que el próximo paso de su investigación será desarrollar aún más esta tecnología de interfaz cerebro-computadora realizando una prótesis robótica controlada por el cerebro unida al cuerpo de una persona o examinar cómo esta tecnología podría funcionar con alguien que ha tenido un derrame cerebral o estáparalizado.
Además del profesor He, quien también se desempeña como director del Instituto de Ingeniería en Medicina de la Universidad de Minnesota, el equipo de investigación incluye al investigador postdoctoral de ingeniería biomédica Jianjun Meng primer autor; el estudiante graduado de ingeniería biomédica Bryan Baxter; el Instituto de Ingeniería enAngeliki Bekyo, miembro del personal de medicina, y estudiantes universitarios de ingeniería biomédica, Shuying Zhang y Jaron Olsoe. Los investigadores están afiliados a la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Minnesota y a la Facultad de Medicina.
El estudio de la Universidad de Minnesota fue financiado por la National Science Foundation NSF, el National Center for Complementary and Integrative Health, el National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering, y el National Institute of Neurological Disorders and Stroke of the National Institutes of Health NIH y la Iniciativa MnDRIVE Descubrimiento, Investigación e Innovación de Economía de Minnesota de la Universidad de Minnesota, financiada por la Legislatura de Minnesota.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Minnesota . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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