Sunday, October 19, 2008

MACHINE BRAIN INTERFACE.


As we know, our brains receive and emit orders to muscles (final efectors of movements), by means of nerves that ultimately work with electric signals. When electric impulses are not transmitted, arms and/or legs are paralyzed. Under this mark, in 2007, researchers of the U/Duke/Medical Center, achieved that monkeys with paralyzed arms, operate robotic arms as if was own, implanting 96 and 320 microelectrodes, respectively in the motor brain of 2 female monkeys (Macaque rhesus). Cortical neurons analyzed signs that allowed to robotic arms to move a joystick linked to a cursor on a video screen. Days later one of the monkeys did without of the movement of its arms, as long as it was capable of controlling the robotic arm with single visual feedback and neurons of its brain. Miguel Nicolelis, said then: 1) that the animal assimilated the robotic arm in its brain as own, opening the possibility to build prosthesis for paralytics, affected people of strokes and damage to the their spine. 2) affected people would operate alone with cerebral signals, by means of brain-machine interfaces restoring diverse functions, even being able to correlate human cerebral signals with those of animal experiments. 3) John Cavanagh, says that the brain adapts for itself to new situations and if this capacity is tuned, the interaction would allow to manipulate a steer-vehicle, to operate domestic machines, to answer the telephone, to control a PC, etc.

A second experiment -improvement of the previous one- allows to paralyzed muscles of the wrist of monkeys, to be moved and controlled by cortical neurons, by means of electric signals rerouted with the help of microelectrodes. 4) a process that implies to decode the activity of dozens of neurons to reply actions (grip objects). Chet Moritz U/Washington/Seattle and their team, discharged the direct electric stimulation of 1 neuron on paralyzed muscles, rerouting them by means of an external circuit to a computer endowed with a cursor, using single cerebral activity. After paralyzing the wrist’s muscles temporarily with local anesthesia, rerouted the signals of the electrodes to the wrist’s muscles, finding that monkeys controlled its paralyzed members using only cerebral activity, learned in less than 1 hour, not caring if neurons were trained to carry out other muscle functions. 5) According to Andrew Schwartz, with it is demonstrated that the brain is able to learn using only neuronal activity. 6) with the time, implantables ultra thin chips could include post-sináptics connections. 7) For the present it is known that monkeys first observe the movement that they will and then they imagine it. As small corporal movements, require thousands of nervous signals, scientists use an algorithm to identify dominant signals (vectorial population), the same that are sending to robotic arms.
INTEFACES CEREBRO-MAQUINA

Como sabemos, nuestros cerebros reciben y emiten ordenes a los músculos (efectores finales de movimientos), mediante nervios, que en última instancia funcionan con impulsos eléctricos. Cuando los impulsos eléctricos no son trasmitidos, brazos y/o piernas quedan paralizadas. Bajo este marco, en el 2007, investigadores de la U/Duke/Medical Center, lograron que monos con brazos paralizados, operen brazos robóticos como si fuesen propios, implantando para ello 96 y 320 microelectrodos respectivamente, en la corteza cerebral motora de 2 monas hembras (Macaque rhesus). Las neuronas corticales analizaron señales que permitieron a los brazos robóticos mover una palanca posicionadora de un cursor sobre un video screen. Dias después una de las monas prescindió del movimiento de sus brazos, en tanto era capáz de controlar el brazo robótico con solo retroalimentación visual y neuronas de su cerebro. Miguel Nicolelis, dijo entonces : 1) Que el animal asimiló al brazo robótico en su cerebro, como propio, abriendo la posibilidad de construir prótesis para paraliticos, afectos de accidentes cerebrovasculares y daño a la médula espinal. 2) Las personas afectadas operarían solo con señales cerebrales, mediante interfaces brain-machine restauradoras de diversas funciones, pudiendo incluso correlacionar señales cerebrales humanas con las de experimentos animales. 3) John Cavanagh, dice que el cerebro se adapta por si mismo a nuevas situaciones y si esta capacidad es afinada, la interacción permitiria manipular el timón de un vehiculo, operar equipo doméstico, responder el teléfono, controlar una PC, etc.

Un segundo experimento -mejora del anterior-, permite a músculos paralizados de la muñeca de monos, ser movidos y controlados por neuronas corticales, mediante señales eléctricas reorientadas con ayuda de microelectrodos. 4) Un proceso que implica decodificar la actividad de decenas de neuronas para replicar acciones (asir objetos). Chet Moritz U/Washington/Seattle y su equipo, descargaron la estimulación eléctrica directa de 1 neurona sobre los musculos paralizados, redirigiendolas mediante un circuito externo a un computador dotado de un cursor, usando solo actividad cerebral. Tras paralizar temporalmente los músculos de la muñeca con anestesia local, redirigieron las señales de los electrodos a los músculos de la muñeca, encontrando que los monos controlaban sus miembros paralizados usando solo actividad cerebral, aprendida en menos de 1 hora, no importando si las neuronas estaban entrenadas para realizar otras funciones musculares. 5) Según Andrew Schwartz, con ello se demuestra que el cerebro es capaz de aprender usando solo actividad neuronal. 6) Con el tiempo, chips superfinos implantables podrían incluir conexiones post-sinápticas. 7) Por de pronto se sabe que los monos primero observan el movimiento que harán y luego lo imaginan. Como pequeños movimientos corporales, comprenden miles de señales nerviosas, los cientificos usan un algoritmo para identificar las señales dominantes (population vector), las mismas que son enviadas al brazo robótico.

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