Hvordan kan nogen styre en maskine med hendes tanker?

Denne uge, Rehabiliteringsinstituttet i Chicago introducerede den første kvinde, der blev udstyret med sin "bioniske arm" -teknologi. Claudia Mitchell, som havde sin venstre arm amputeret ved skulderen efter en motorcykelulykke, kan nu tage fat i et skuffetræk med sin protesehånd ved at tænke, "tag fat i skuffe." At en person med succes kan kontrollere flere, komplekse bevægelser af et protetisk lem med hans eller hendes tanker åbner en verden af ​​muligheder for amputerede. Opsætningen - både kirurgisk og teknologisk - der gør denne bedrift mulig, er næsten lige så fantastisk som resultaterne af proceduren.

Den "bioniske arm" -teknologi er primært mulig på grund af to fakta om amputation. Først, motorcortex i hjernen (det område, der styrer frivillige muskelbevægelser) sender stadig kontrolsignaler, selvom visse frivillige muskler ikke længere er tilgængelige til kontrol; og for det andet, når læger amputerer et lem, de fjerner ikke alle de nerver, der engang bar signaler til det lem. Så hvis en persons arm er væk, der er arbejdende nervestubbe, der ender i skulderen og simpelthen ikke har nogen steder at sende deres oplysninger. Hvis disse nerveender kan omdirigeres til en arbejdende muskelgruppe, så når en person tænker "tag fat i håndtaget med hånden, "og hjernen sender de tilsvarende signaler ud til nerverne, der skal kommunikere med hånden, disse signaler ender på den arbejdende muskelgruppe i stedet for i skulderens blindgyde.

Omlægning af disse nerver er ikke en simpel opgave. Dr. Todd Kuiken fra RIC udviklede proceduren, som han kalder "målrettet muskelreinnervation." Kirurger dissekerer dybest set skulderen for at få adgang til nerveender, der styrer bevægelserne i armled som albuen, håndled og hånd. Derefter, uden at skade nerverne, de omdirigerer slutningerne til en arbejdende muskelgruppe. I tilfælde af RIC's "bioniske arm, "kirurger fastgør nerveenderne til et sæt brystmuskler. Det tager flere måneder, før nerverne vokser ind i disse muskler og bliver fuldt integrerede. Slutresultatet er en omdirigering af kontrolsignaler:Motorcortex sender signaler ud til armen og række gennem nervegange som det altid gjorde; men i stedet for at disse signaler ender ved skulderen, de ender ved brystet.

For at bruge disse signaler til at styre den bioniske arm, RIC -opsætningen placerer elektroder på overfladen af ​​brystmusklerne. Hver elektrode styrer en af ​​de seks motorer, der bevæger protesearmens led. Når en person tænker "åben hånd, "hjernen sender" åben hånd "-signalet til den passende nerve, nu placeret i brystet. Når nerveenden modtager signalet, brystmusklen, den er forbundet med kontrakter. Når den "åbne hånd" brystmuskel trækker sig sammen, elektroden på den muskel registrerer aktiveringen og fortæller motoren, der styrer den bioniske hånd, at åbne. Og da hver nerveende er integreret i et andet stykke brystmuskel, en person, der bærer den bioniske arm, kan flytte alle seks motorer samtidigt, hvilket resulterer i en temmelig naturlig række bevægelser for protesen.

For mere information om RICs "bioniske arm, "robotproteser og beslægtede emner, besøg den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer BrainPort
• Sådan fungerer din hjerne
• Hjernen og nervesystemet
• Sådan fungerer kunstige hjerter
• Sådan fungerer hjernedød

Flere store links

• Rehabiliteringsinstitut i Chicago
• BBC News:Kvinde er udstyret med en 'bionisk' arm
• MSNBC:Monkey tænker robotarm i aktion