侵入性大脑 - 计算机界面使用思想为生活带来假体

侵入性大脑 - 计算机接口旨在提高严重瘫痪患者的生活质量。在大脑中读出运动意图，这些信息用于控制机器人四肢。Knappschaftskrankenhaus Bochum Langendreer的研究团队ruhr-UniversitätBoochum诊所，研究了在大脑和机器人假肢之间的沟通期间可能发生的错误，其中哪一个特别显着。借助虚拟现实模型，研究人员发现假体的故障对准，所谓的末端效应器，导致可测量的性能损失。基于波鸿的研究人员由神经外科部门的基督教Klaes博士发表了该杂志的结果科学报告．

三个主要错误来源

脑电脑界面可以使患者进行严重瘫痪的患者来移动假体。在侵入方法中，植入脑中的测量装置将来自神经细胞的信号转化为末端执行器的控制信号，例如机器人臂假体。基于波鸿的研究人员开始假设三个主要因素对末端效应器的控制产生负面影响：解码误差，反馈误差和对准误差。

解码错误描述了患者真正的移动意图和解码者从大脑信号中解码出来的移动意图之间的差异。对齐错误发生时，大脑-计算机接口的末端执行器相对于参与者的自然手臂的位置不正确。脑机接口系统的反馈错误是由于缺少体感反馈，即缺少机械臂对触觉的反馈。波鸿团队使用了虚拟现实分析误差和反馈误差的模型-独立于译码错误而且也独立于彼此。

一对一的运动意图翻译成运动

“健康研究参与者没有感觉体紊乱的患者在虚拟现实中的电动机功能障碍患者的作用下滑，”RobinLienkämper，罗宾Lienkämper，LieNKienkämper解释道。“我们的模型因此提供了一对一的运动意图翻译成末端效应动作，与使用无故障解码器的患者相当。”

在虚拟现实中，参与者被绘制了用铅笔，圆形，星，螺旋和不对称形状绘制形状的任务。这对应于脑电脑接口上的实验中的频繁设置任务，可用于评估和比较在不同条件下的电机性能。

通过测试参与者在实验中被认为是笔的控制器。研究人员通过在虚拟世界和控制器触摸表表面绘制时，通过将测试人员坐在真实的桌子上实现了所需的反馈效果。有两组控制效果：一组接受间接触觉反馈，另一组没有。这意味着对于第二组，在虚拟现实中仍然可见，可以删除物理表。

在理想情况下，机械臂与身体图式相结合

通过整理数据，研究团队表明，缺乏间接触觉反馈本身的影响很小，但会放大错位的影响。基于这些结果，研究人员还提出，一个自然位置的假体可以显著提高具有侵入性脑-机接口的患者的表现。他们还假设，将机械臂固定在病人自己的身体意识上会有积极的效果，并改善运动表现。理想情况下，一个使用脑机接口的病人应该将机械臂整合到他们自己的身体模式中。

研究人员通过突出显示能够更好地融合和更自然定位的终结器的重要性来结束他们的研究。根据它们，应考虑诸如外骨骼或功能性肌肉刺激的溶液。“研究的未来现在在于利用工程将科学结果带给患者，”RobinLienkämper说。他希望由于行业的承诺，适用于日常使用的应用将在五到10年内提供。

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