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Rollstuhlsteuerung mit dem Verstand

11.03.2016

Forscher der Duke University School of Medicine (USA) haben ein Gerät entwickelt, das die Bewegung eines Rollstuhls nur durch mentale Befehle steuert, und haben es erfolgreich an Affen getestet.

Bis heute haben mehrere wissenschaftliche Gruppen auf der ganzen Welt Gehirn-Maschine-Schnittstellen entwickelt, um Prothesen mithilfe der Aktivität von Neuronen in der Großhirnrinde zu steuern. Unklar blieb jedoch, ob sich mit dieser Methode ein Rollstuhl steuern lässt, der sich kontinuierlich durch den Weltraum bewegt.

Biologen der Duke University begannen bereits 2012 mit Experimenten, die diese Frage beantworten könnten. Sie injizierten zwei Rhesusaffen Hunderte winziger Mikrofasern in die Hirnrinde, die für Bewegung und Empfindung verantwortlich sind. Dann setzten die Forscher die Affen in Rollstühle, zeigten ihnen Weintrauben und zwangen die Affen, nach dem gewünschten Ziel zu streben. Die Makaken bewegten sich nicht, also war der Antrieb rein mental. Die daraus resultierenden Signale zeichneten die Forscher von fast 300 Gehirnneuronen auf. Nachdem sie eine Vielzahl von Daten gesammelt hatten, programmierten sie ein Computersystem – einen Decoder – um Gehirnsignale in digitale Befehle zu übersetzen, um einen speziellen Roboterrollstuhl zu steuern.

In der nächsten Phase versuchten die Affen, das Ziel zu erreichen, indem sie den Rollstuhl mental steuerten. Sie zeigten eine gute Lernfähigkeit, verbesserten im Laufe der Zeit ihre Navigationsfähigkeit stark und kamen immer effizienter und schneller zum Leckerchen.

So konnten die Experimentatoren nachweisen, dass die Aktivität der Großhirnrinde genutzt werden kann, um die Bewegung eines Rollstuhls zu steuern, und dies dem Gehirn beigebracht werden kann.

Interessanterweise identifizierten die Forscher zusammen mit den Gehirnsignalen, die für verschiedene Arten von Bewegungen verantwortlich sind, unerwartet ein Signal, das einer Schätzung der Entfernung zum Ziel entspricht, das zu Beginn des Experiments nicht vorhanden war. Entstanden ist es während des Studiums.

Diese Arbeit ist von großer Bedeutung für schwerbehinderte Menschen, die krankheitsbedingt ihre Beweglichkeit und Muskelkontrolle verloren haben. Eine solche Technologie kann ihnen die Mobilität zurückgeben.

Da die Ausrüstung bis zu 2000 Neuronen steuern kann, planen die Forscher, das Experiment zu vergrößern, um die Wiedergabetreue und Genauigkeit des Affengeräts zu verbessern, bevor sie mit der Entwicklung einer menschlichen Version fortfahren.

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Petgugu Global Katzenstreu 15.04.2024

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Die Attraktivität fürsorglicher Männer 14.04.2024

Das Klischee, dass Frauen „böse Jungs“ bevorzugen, ist schon lange weit verbreitet. Jüngste Untersuchungen britischer Wissenschaftler der Monash University bieten jedoch eine neue Perspektive zu diesem Thema. Sie untersuchten, wie Frauen auf die emotionale Verantwortung und Hilfsbereitschaft von Männern reagierten. Die Ergebnisse der Studie könnten unser Verständnis darüber verändern, was Männer für Frauen attraktiv macht. Eine von Wissenschaftlern der Monash University durchgeführte Studie führt zu neuen Erkenntnissen über die Attraktivität von Männern für Frauen. Im Experiment wurden Frauen Fotos von Männern mit kurzen Geschichten über deren Verhalten in verschiedenen Situationen gezeigt, darunter auch über ihre Reaktion auf eine Begegnung mit einem Obdachlosen. Einige der Männer ignorierten den Obdachlosen, während andere ihm halfen, indem sie ihm beispielsweise Essen kauften. Eine Studie ergab, dass Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten, für Frauen attraktiver waren als Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten. ... >>

Elektronischer Helm für LKW-Fahrer 14.04.2024

Verkehrssicherheit, insbesondere für Fahrer schwerer Baumaschinen, hat für Ingenieure und Wissenschaftler höchste Priorität. Vor diesem Hintergrund hat das deutsche Fraunhofer-Institut für Strukturfestigkeit und Systemzuverlässigkeit ein neues Produkt vorgestellt – einen elektronischen Helm, der Fahrer beim Führen von Baufahrzeugen vor schweren Verletzungen schützen soll. Ein neuer elektronischer Helm, der von einem Team von Ingenieuren des Fraunhofer-Instituts entwickelt wurde, eröffnet neue Perspektiven für die Sicherheit von Lkw- und Baumaschinenfahrern. Das Gerät ist in der Lage, das Ausmaß der Erschütterungen im Fahrzeuginnenraum zu überwachen und den Fahrer vor möglichen Gefahren zu warnen. Grundlage der Helmfunktion ist ein eingebauter piezoelektrischer Sensor, der bei physikalischer Verformung Strom erzeugt. Dieser Mechanismus ermöglicht es dem Gerät, auf die für Baumaschinen typischen starken Vibrationen zu reagieren. Wenn die Verformung sichere Werte überschreitet, wird am Helm ein Alarmsystem aktiviert. ... >>

Antivitamine statt Antibiotika 13.04.2024

Das Problem der bakteriellen Resistenz gegen Antibiotika wird immer gravierender und stellt eine Gefahr für die wirksame Behandlung von Infektionen dar. Vor diesem Hintergrund suchen Forscher nach neuen Wegen zur Bekämpfung von Superbakterien. Eine vielversprechende Richtung ist der Einsatz von Antivitaminen, die antibakteriell wirken können. Obwohl Antivitamine als das Gegenteil von Vitaminen bekannt sind, haben sie sich als vielversprechendes Mittel im Kampf gegen bakterielle Antibiotikaresistenzen erwiesen. Eine von Wissenschaftlern der Universität Göttingen in Deutschland durchgeführte Studie bestätigte ihr Potenzial bei der Entwicklung neuer Medikamente zur Bekämpfung gefährlicher Infektionen. Angesichts der Zunahme antibiotikaresistenter Superbakterien besteht die Notwendigkeit, alternative Behandlungsmethoden zu finden. Antivitamine sind Moleküle, die den Vitaminen ähneln, aber die bakterielle Aktivität hemmen können, ohne den menschlichen Körper zu schädigen. Derzeit kennt die Wissenschaft nur drei Antivitamine: Rose ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Polyploidie-Phänomen bei Insekten gefunden 05.01.2020

Die Evolution lebender Organismen verlief entgegen der landläufigen Meinung dennoch auf völlig unterschiedliche Weise - nicht nur in verschiedenen Arten desselben Reiches, sondern im Prinzip auch in verschiedenen Arten. Evolutionsbiologen der University of Arizona haben ihre neue Studie über die gefundenen Beweise für Polyploidie bei Insekten vorgestellt – eine ziemlich ungewöhnliche und revolutionäre Entdeckung, die endlich die Unterschiede im Evolutionsprozess von Tieren und Pflanzen verstehen wird.

Die Evolutionsbiologie ist ein eigenständiges Gebiet der Biologie, dessen Aufgabenbereich in erster Linie die Untersuchung der Mechanismen der genetischen Entwicklung verschiedener lebender Organismen umfasst. Auch während des letzten Jahrhunderts haben mehrere Wissenschaftler den Prozess der Polyploidie – den Prozess der genomischen Vermehrung – in Pflanzen nachgewiesen, aber die damaligen Studien ließen keine endgültige Verbindung zum Tierreich zu. Dank eines speziellen Bioinformatik-Forschungssystems, das von einem Team der University of Arizona entwickelt wurde, wurde der Prozess der Polyploidie nun bei Insekten entdeckt, die die evolutionsbiologisch reichste Abteilung der Tierwelt darstellen.

Der Nachweis von Spuren von Polyploidie wurde durch eine Reihe neuer Methoden und Techniken zur Untersuchung der genomischen Duplikation ermöglicht – so konnte das Team diese Spuren bei einigen Insektenarten nachweisen, was eindeutig auf einen ähnlichen Prozess bei anderen Tieren hinweist.

Wissenschaftler haben es jedoch noch nicht eilig, zu solchen Schlussfolgerungen zu kommen, da die aus dem Bioinformatiksystem erhaltenen Daten im Zusammenhang mit der Untersuchung anderer Insektenarten noch einmal überprüft werden müssen. Wenn sich diese Theorie jedoch in Zukunft endgültig bestätigt, werden sich vor der Evolutionsbiologie völlig neue Horizonte der Forschung und Entdeckungen eröffnen, und einige der Ergebnisse der Studie werden sicherlich ihre Verkörperung in neuen Systemen und Methoden der Forschung finden.

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