Brain Chips hjalp en paralysert Man Touch Again

På en regnfull kveld i 2004 var Nathan Copeland i en forferdelig bilulykke. Ulykken klemte nakken og skadet ryggmargen. Legene sa at han aldri ville kunne føle eller flytte underarmer og ben igjen.

Men nå, 12 år senere, har Copeland gjenvunnet sin følelse av berøring ved hjelp av en robotarm og et hjernedatamaskingrensesnitt (BCI).

Hjernen chipsene - fire mikroelektrode arrays, hver størrelse på en skjorteknapp - ble plassert i Copelands hjerne i områder som korresponderte med følelsesmessige følelser i fingrene og i håndflaten. I et papir publisert torsdag i Science Translational Medicine, forklarer forskere fra University of Pittsburgh at når det er lett trykk på robotfingrene, blir den følelsen omgjort til elektriske signaler som går tilbake til Copelands somatosensoriske cortex.

"Jeg kan føle omtrent hver eneste finger - det er en veldig rar følelse," sier Copeland i en uttalelse. "Noen ganger føles det elektrisk og noen ganger er det trykk, men for det meste kan jeg fortelle de fleste fingrene med bestemt presisjon. Det føles som at fingrene mine blir rørt eller presset."

Mens Copeland ikke kan fortelle om et stoff er varmt eller kaldt med BCI, kunne han beskrive 93 prosent av stimuliene (som følelsen av en bomullspinne på huden) som følelsen "muligens naturlig" i slutten av seks måneder studere. Han kan også korrekt identifisere hvilken protetisk finger som blir rørt mens bindet sammen 84 prosent av tiden.

BCI er den nyeste forbedringen av sinnsstyrte proteser, som stadig har kommet fram som den mest lovende måten å gi et bredere spekter av bevegelse på. Denne undersøkelsen, som først ble kunngjort for offentligheten i september 2015 og er nå peer reviewed, ble finansiert av Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

"DARPA har tidligere vist at et hjernegrensesnitt kan brukes til å styre bevegelsene til en robotarm," forklarer Justin Sanchez, direktør for DARPAs Biological Technologies Office i en video utgitt på torsdag av DARPA. "Med denne nye utviklingen … har vi stengt sløyfen mellom menneske og maskin."

Dette er et stort gjennombrudd i helse robotikk: For å oppleve full funksjonalitet av et innfødt lem, må en person oppleve somatosensorisk tilbakemelding. Å ikke være i stand til å føle seg er problematisk for mer enn det åpenbare: Det skaper alvorlige mangler i motorstyring, samtidig som det ødelegger evnen til å manipulere gjenstander. For de mer enn 1,6 millioner mennesker i USA som har noen form for tap av lemmer, vil evnen til å oppleve kontakten være revolusjonerende.

Mens forskere erkjenner at mer forskning er nødvendig for å forstå stimuleringsmønstrene av berøring, tror de at denne iterasjonen av BCI er et viktig første skritt.

"Det endelige målet er å skape et system som beveger seg og føles akkurat som en naturlig arm ville," forfatter forfatter Robert Gaunt sa i en uttalelse. "Vi har en lang vei å gå for å komme dit, men dette er en god start."