Brainport Nasıl Çalışır?

{h1}

Brainport görme engelli görme dilinden görsel girdi gönderen bir cihazdır. Nasıl çalıştığını öğrenin.

Kör bir kadın, önünde oturan bir bilim insanına odaklanmış bir video kamera tutan bir sandalyede oturur. Ağzında bir cihaza sahip, diline dokunuyor ve bu cihazdan video kameraya giden teller var. Kadın doğumdan beri kördü ve bir lastik topun neye benzediğini gerçekten bilmiyor, ama bilim adamı bir tane tutuyor. Ve aniden onu yöne doğru yuvarladığında, onu durdurmak için elini uzatır. Kör kadın topu gördü. Onun diliyle.

Diliyle tam olarak değil, ama ağzındaki cihaz, bireylerin görme yoluyla gözleri görmesini görecek şekilde, dilinden görsel girdi gönderdi. Her iki durumda da, ilk duyusal girdi mekanizması - dil veya gözler - görsel verileri beyne gönderir, burada veriler işlenmek ve yorumlamak için yorumlanır. Burada bahsettiğimiz şey duyusal büyütme veya ikame için elektrotaktil uyarım- duyusal bilgiyi temsil etmek için kodlanmış elektrik akımını içeren bir çalışma alanı - bir kişinin geleneksel kanal üzerinden alamadığı bilgiler - ve bu akımı cilde uygulayarak bilgiyi beyne gönderen bir alan. Daha sonra beyin, duyusal bilgiyi, bu tür veriler için geleneksel kanaldan gönderiliyormuş gibi yorumlamayı öğrenir. 1960'larda ve 70'lerde, bu süreç Wisconsin Üniversitesi'ndeki Ortopedi ve Rehabilitasyon ve Biyomedikal Mühendisliği Profesörü Paul Bach-y-Rita tarafından yönetilen Smith-Kettlewell Enstitüsünde duyusal ikamede çığır açan araştırmalara konu oldu. Madison. Şimdi Wicab'ın BrainPort teknolojisinin temelini oluşturuyor (Dr. Bach-y-Rita aynı zamanda Wicab'ın Baş Bilimcisi ve Yönetim Kurulu Başkanı).

Çoğumuz bir anlamda diğerinin büyütülmesi ya da değiştirilmesi ile tanışıyoruz. Gözlükler duyusal büyütmenin tipik bir örneğidir. Braille, duyusal ikamenin tipik bir örneğidir - bu durumda, başka bir anlam, vizyon için normal olarak amaçlanan bilgiyi almak için tek bir duyu kullanırsınız. Elektro-mekanik uyarım, daha benzer (daha şaşırtıcı) sonuçların alınmasını sağlayan daha ileri teknoloji bir yöntemdir ve beynin “doğal” kanal üzerinden sağlanmamış olsa bile duyusal bilgiyi yorumlayabileceği fikrine dayanır. Bach-y-Rita bunu şöyle anlatıyor:


… Gözlerle görmüyoruz; Optik görüntü, optik sinir lifleri boyunca [impulslar] 'ın spatio-temporal sinir paternlerine dönüştüğü retina ötesine gitmez. Beyin, daha sonra görüntüleri dürtü desenlerinin analizinden yeniden yaratır.

Örneğin, duyu bilgilerini beyinden, gözlerden, kulaklardan ve deriden taşıyan çoklu kanallar, benzer faaliyetler gerçekleştirmek için benzer bir şekilde düzenlenir. Beyne gönderilen tüm duyusal bilgiler sinir lifleri şeklinde dürtü kalıplarıve impulslar, yorumlama için beynin farklı duyusal merkezlerinde ortaya çıkar. Bir duyusal giriş kanalını bir diğeriyle değiştirmek için doğru bir şekilde kodlamak duyusal olay için sinir sinyalleri ve bunları alternatif kanal aracılığıyla beyne gönderir. Duyusal girdileri yorumlamak söz konusu olduğunda, beyin esnek görünmektedir. Görsel veya denge bilgisi olarak dokunsal kanaldan gelen girişi okumak ve buna göre hareket etmek için onu eğitebilirsiniz. JS Online'ın "Cihaz beyne yeni bir yol olabilir," Wisconsin Üniversitesi biyomedikal mühendisi ve BrainPort teknolojisinin mucidi Mitch Tyler şöyle diyor: "Bu sürecin nasıl gerçekleşeceğine dair büyük bir gizem var, ancak eğer siz ona doğru bilgiyi ver. "

Bir sonraki bölümde, elektro-dokunma uyarımı kavramlarına daha yakından bakacağız.

Titreşim

Elektrik, yüksek teknoloji duyusal ikame cihazlarında kullanılan tek tip uyarım değildir. Kullanılan cihazlar var "vibrotactile" stimülasyonuBaşka yolların yanı sıra, başka bir duyusal kanal aracılığıyla beyne bilgi göndermek. Bir vibrotaktil uyarım cihazında, kodlanmış duyusal sinyaller, bir veya daha fazla titreşimli pimle cilde uygulanır. İşitsel bir ikame cihazı olan Tactaid, bu tür teknolojiyi kullanır.

Elektro-mekanik Stimülasyon Kavramları

Duyusal ikame için elektro-düzensiz uyarılmanın arkasındaki iş kavramları karmaşıktır ve uygulama mekaniği daha az değildir. Buradaki fikir, dokunma duyusu olmayan bilgileri, dokunma duyusunun elektriksel uyarımı yoluyla iletmektir. Pratikte bu, tipik olarak, dokunsal olmayan bir bilgi kaynağından (örneğin bir kamera) giriş alan bir dizi elektrotun, küçük, kontrollü, ağrısız akımlar uyguladığı anlamına gelir (bazı olgular, soda kabarcıkları gibi bir şey hissettirdiğini bildirir). kodlanmış bir desene göre yerler. Elektrik paterninin kodlanması, esas olarak, işlevsel olmayan duyu tarafından normal olarak alınacak girdiyi taklit etmeye çalışır. Böylece, bir görüntü oluşturmak için bir kamera tarafından çekilen ışık kalıpları, gözlerin algılanmasını değiştirerek, bu ışık paternlerini temsil eden elektrik darbelerine dönüştürülür. Kodlanmış darbeler cilde uygulandığında, cilt aslında görüntü verilerini alır. BrainPort teknoloji işbirlikçisi ve Wisconsin Üniversitesi Ortopedi ve Rehabilitasyon Tıbbı Anabilim Dalı Kıdemli Bilim Adamı Dr. Kurt Kaczmarek'e göre, bundan sonra gerçekleşecek olan şey şudur: "Bu şekilde deri altı dokularda üretilen elektrik alanı normalden sorumlu afferent sinir liflerini doğrudan uyarır.", mekanik dokunuş hissi. " Bu sinir lifleri, görüntü kodlu dokunma sinyallerini serebral korteksin dokunsal duyusal alanına iletirler. parietal lob.

Bu içerik bu cihazda uyumlu değil.

Bu parçaların yerini görmek için beynin parça etiketlerini farenin üzerine getirin.

Normal koşullar altında, parietal lob dokunma bilgisini alır,

temporal lob işitsel bilgi alır, oksipital lob alır

Vizyon bilgisi ve beyincik denge bilgilerini alır.

(Frontal lob, her çeşit yüksek beyin fonksiyonundan sorumludur.

ve beyin sapı beyni omuriliğe bağlar.)

Bu sistemde, dokunma dışındaki bilgileri dokunma ile ilgili dürtülerde normal olarak kullanılan beyne giden yollar aracılığıyla iletmek için elektrot dizileri kullanılabilir. Şu anda oldukça popüler bir çalışma alanı ve araştırmacılar, beynin çapraz duyusal girdiye uyum sağlama konusundaki açık isteklerini kullanmak için sonsuz yollar arıyorlar. Bilim adamları görme engelli, işitme engelli, denge bozukluğu ve sinir hasarı nedeniyle bazı cilt bölgelerinde dokunma hissini kaybedenlere duyusal bilgi sağlamak için elektro-düzensiz stimülasyonun nasıl kullanılacağını inceliyorlar. Araştırmanın özellikle büyüleyici bir yönü, bazı duyusal bilgilerin elektriksel parametreler açısından nasıl nicelleştirileceğine odaklanmaktadır - başka bir deyişle, elektrik özelliklerini kullanarak “dokunma kırmızısı” iletmek.

Bu, yaklaşık bir asırdır etrafta bulunan bir bilimsel çalışma alanıdır, ancak son birkaç on yıl içinde buharı almıştır. Elektroniklerin minyatürleştirilmesi ve giderek daha güçlü olan bilgisayarlar, bu tip bir sistemi sadece gerçekten etkileyici bir laboratuar gösterimi yerine pazarlanabilir bir gerçeklik haline getirmiştir. Dokunmayan duyusal bilgiyi beyne iletmek için electrotactile stimülasyon kullanan bir cihaz olan BrainPort'a girin. BrainPort kullanır dil yerine bir duyusal kanal. Bir sonraki bölümde BrainPort'a gireceğiz.

Brainport

BrainPort denge cihazı

BrainPort denge cihazı

Bilim adamları, en azından 1900'lü yılların başlarından beri görsel bilginin elektrotaktik sunumunu inceliyorlar. Bu araştırma kurulumları tipik olarak, kameranın ışık sensörlerine uzaysal olarak karşılık gelen bir elektrot matrisi için mevcut seviyeleri ayarlamak için bir kamera kullandı. Matrise dokunan kişi, kameranın odaklandığı nesnenin şeklini ve mekansal yönünü görsel olarak algılayabilir. BrainPort bu teknoloji üzerine kuruludur ve bundan önce gelen sistemlerden daha akıcı, kontrollü ve hassastır.

Bir şey için BrainPort kullanır dil parmak uçları yerine, karın ya da diğer sistemler tarafından kullanılıyor. Dil, diğer cilt bölgelerine göre daha hassastır - sinir lifleri yüzeye daha yakındır, daha fazlası vardır ve izolatör olarak hareket etmek için stratum corneum (ölü deri hücrelerinin bir dış tabakası) yoktur. Parmaklarda veya batın gibi alanlarda 40 ila 500 volt ile karşılaştırıldığında 5 ila 15 volt arasında dil liflerini uyarmak için daha az voltaj gerektirir. Ayrıca, tükürük elektrolitleri, elektrik iletkenleri gibi davranan serbest iyonları içerir, böylece elektrot ve cilt dokusu arasındaki akımın akışını korumaya yardımcı olur. Ve dokunma verisini dilden yorumlayan yorum yapan serebral korteks alanı, diğer vücut kısımlarına hizmet eden alanlardan daha büyüktür, bu yüzden de dil, dokunsal-temelli verileri beyne iletmek için doğal bir seçimdir.

Wicab şu anda bir denge düzeltme BrainPort uygulaması. Vestibüler sistemi, iç kulakta başlayan genel denge mekanizması hasar görmüş bir insanın çok az ya da hiç bir denge hissi taşıdığı bir kişidir. Şiddetli durumlarda, duvarı bir koridordan aşağı çekmek için kavramak zorunda kalabilir ya da hiç yürümek. Bazı iç kulak bozuklukları arasında bilateral vestibüler bozukluklar (BVD), akustik nöroma ve Meniere hastalığı vardır ve denge hissi de migren ve inme gibi sık görülen durumlardan etkilenebilir. BrainPort denge cihazı, denge problemi olan insanlara, kendi iç kulağı yerine dillerinden gelen denge bilgilerini yorumlamak için beyinlerini yeniden eğitmelerine yardımcı olabilir.

BrainPort Nasıl Çalışır?: nasıl

BrainPort denge bileşenleri basitleştirilmiş

bir ivmeölçer diğer şeylerin yanı sıra yerçekimi çekişine göre eğilen bir cihazdır. 10 by-10 elektrot dizisinin alt tarafındaki ivmeölçer, iletişim devresi üzerinden CPU'ya kafa konumu hakkındaki verileri iletir. Kafa sağa doğru eğildiğinde, CPU "doğru" verileri alır ve elektrot dizisinin kullanıcıya kullanıcının dilinin sağ tarafına akım sağlaması için bir sinyal gönderir. Kafa sola doğru eğildiğinde, cihaz dilin sol tarafını vuruyor. Kafa düz olduğunda, BrainPort dilin ortasına bir nabız gönderir. Cihazla yapılan birden fazla seanstan sonra, kişinin beyninin sinyalleri, sadece dokunsal bilgiler yerine, normalde iç kulaktan gelen denge bilgisini - baş pozisyonunu belirten sinyaller üzerinde toplamaya başlar.

Wicab, bilateral vestibüler bozukluklardan (BVD) muzdarip 28 denek ile 2005 yılında denge cihazı ile bir klinik çalışma yürütmüştür. BrainPort üzerinde eğitim aldıktan sonra, tüm denekler, 20 dakikalık bir BrainPort seansından sonra bazen altı saate kadar bir süre boyunca denge duyularını yeniden kazanmışlardır. Vücut hareketlerini kontrol edebilir ve normal yürüme ve ince motor kontrolü ile çeşitli ortamlarda düzenli olarak yürüyebilirler. Kas gevşetme, duygusal sakinleşme, gelişmiş görme ve derinlik algısı ve normal uyku düzenleri yaşadılar.

Bir sonraki bölümde BrainPort vizyon cihazına bakacağız.

BrainPort Vizyon Cihazı

Prototip BrainPort görüntü bileşenleri basitleştirilmiş

Prototip BrainPort görüntü bileşenleri basitleştirilmiş

İçin test sonuçları BrainPort görüş cihazı Wicab, kurulumla birlikte henüz resmi klinik denemeler yapmadıysa da, daha az cesaret verici değildir. Washington Üniversitesi Oftalmoloji Bölümü'ne göre, yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'ndeki 100 milyon insan görme bozukluğundan muzdariptir. Bu, katarakt, glokom ve maküler dejenerasyon, trahom, diyabet veya HIV gibi hastalıklardan ya da bir kazada göz travmasının sonucu gibi yaşa bağlı olabilir. BrainPort görme engelli kişileri sınırlı görüş alanı sağlayabilir.

Üretmek için dokunsal görüş, BrainPort görsel verileri yakalamak için bir kamera kullanır.Optik bilgi - normalde retinaya vuran ışık - kameranın yakaladığı dijital biçimde ve kodlama için CPU'ya sıfırları göndermek için radyo sinyallerini kullanır. Kameranın ışık sensöründeki her piksel seti, dizideki bir elektroda karşılık gelir. CPU, kameranın elektrik bilgilerini mekansal olarak kodlanmış bir sinyale dönüştüren bir program çalıştırır. Kodlanmış sinyal, piksel verisindeki farklılıkları, frekans, genlik ve süre gibi darbe karakteristiğindeki farklılıklar olarak gösterir. Çok boyutlu görüntü bilgisi, diğer parametreler arasında, darbe akımındaki veya gerilimdeki, nabız süresindeki, darbeler arasındaki aralıklar ve bir patlamadaki darbelerin sayısı gibi varyanslar şeklini alır. BrainPort uygulaması için Wicab'a lisanslanan ABD Patenti 6,430,450'ye göre:


Eğitimli bir kullanıcının, bu genlik, genişlik ve frekans karakteristiklerini eşzamanlı olarak ayırabildiği ölçüde, darbeler, gözün, farklı renk reseptörlerinin bağımsız uyarımından rengi algıladığı şekilde çok boyutlu bilgiyi taşıyabilir.

Elektrot dizisi, ortaya çıkan sinyali stimülasyon devresi aracılığıyla alır ve bunu dile uygular. Beyin, dilden gelen bilgiyi, gözlerden geliyormuş gibi yorumlayıp kullanmayı öğrenir.

Laboratuar testlerinde antrenman yapıldıktan sonra, kör denekler, tezahürat, derinlik, perspektif, boyut ve şekil gibi görsel özellikleri algılayabilmiştir. Denekler, dilindeki darbeleri hala hissedebilirler, fakat aynı zamanda bu darbelerden elde edilen görüntüleri de beyinleriyle algılayabilirler. Denekler, nesneleri kendi bedenlerinden ayrı olarak önlerinde "dışarıda" olarak algılarlar. Alfabenin harflerini algılayabilir ve tanımlayabilirler. Bir vakada, kör dağcı Erik Weihenmayer cihazı test ederken, karısını bir ormanda bulmayı başardı. Bu noktada en sık sorulan sorulardan biri, "Gerçekten görüyorlar mı?" Tüm bunlar vizyonu nasıl tanımladığınıza bağlıdır. Görmek demek, "T" harfini kendinizin dışında bir yerde tanımlayabiliyorsa, bu "T" nin daha büyük, daha küçük, yön değiştirdiğini veya kendi vücudunuzdan uzaklaştığını hissedin, o zaman gerçekten görüyorlar. BrainPort vizyon cihazını kullanırken doğuştan kör insanlara ait PET beyin taramalarını yapan bir çalışma, BrainPort ile yapılan birkaç seanstan sonra, görsel bilgiler beyinden dil aracılığıyla gönderilen beyinlerin görme merkezlerinin aydınlandığını buldu. "Görmek", serebral korteksin görme merkezinde bir aktivite demektir, o zaman kör konular gerçekten görülür.

BrainPort test sonuçları biraz şaşırtıcıdır ve çoğu teknoloji için uygulamaların kapsamını merak etmektedir. Bir sonraki bölümde, Wicab'ın hangi BrainPort uygulamalarının şu anda klinik çalışmalara odaklandığını, teknolojinin öngördüğü diğer uygulamaları ve cihazın tüketici dostu bir sürümünü ticari olarak piyasaya sürmenin ne kadar yakın olduğunu göreceğiz.

Güncel ve Potansiyel Uygulamalar

BrainPort Denge Cihazı

BrainPort Denge Cihazı

BrainPort uygulamalarının tam spektrumu henüz gerçekleşmemiş olsa da, cihaz bir dizi duyusal sınırlamayı azaltma ve çeşitli bozuklukların semptomlarını hafifletme potansiyeline sahiptir. Mevcut veya öngörülebilir tıbbi uygulamalardan sadece birkaçı:

  • Görme engelliler için görme unsurları sağlamak
  • inme hastaları için duyusal motor eğitimi sağlamak
  • Sinir hasarı ile vücudun bir kısmı için dokunsal bilgi sağlama
  • denge bozukluğu ve Parkinson hastalığı olan kişilerde denge problemleri, duruş-stabilite problemleri ve kas sertliğinin hafifletilmesi
  • Otistik insanlarda duyusal bilginin bütünleştirilmesini ve yorumlanmasını geliştirmek

Tıbbi uygulamaların ötesinde, Wicab, Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı'ndan (DARPA) hibe ile potansiyel askeri kullanımları araştırıyor. Şirket, karanlık, karanlık sularda gezinme bilgileri ve yönlendirme sinyalleri ile Donanma SEAL'lerini sağlayabilecek sualtı uygulamalarına bakıyor (bu tür bir kurulum, nihai olarak eğlence amaçlı SCUBA dalgıçları ile büyük bir ticari pazar bulabilir). BrainPort elektrotları, sadece yönlü işaretler değil aynı zamanda görsel engeller ve arazi hissi sağlamak için bir sonar cihazından girdi alacaktı. Askeri haberleşme uygulamaları, radyo iletişimi tehlikeli veya imkansız olduğunda ya da gözleri, kulakları ve elleri başka şeyleri idare etmek için ihtiyaç duyduklarında - havaya uçurabilecekleri yerlerde - askere uzanabilir. BrainPort ayrıca, askeri pilotlar için, yaklaşan uçağı göstermek için ya da hemen harekete geçmeleri gerektiğini belirtmek için dilde bir nabız gibi genişletilmiş bilgi sağlayabilir. Eğitim ile, dilindeki nabız, gösterge panelindeki bir ışıktan görsel bir ipucundan daha hızlı tepki süresi sağlayabilir, çünkü görsel işaret, yorumlama için beyne iletilmeden önce retina tarafından işlenmelidir.

Diğer potansiyel BrainPort uygulamaları robotik ameliyatı içerir. Cerrah, birisinin göğüs boşluğu içindeki robotik problardan dokunsal girdi almak için elektro-elastiki eldivenler giyerdi. Bu şekilde, cerrah hissetmek Robotik ekipmanı kontrol ettiği gibi yapıyor. Yarış araba sürücüleri daha hızlı tepki süreleri için beyinlerini eğitmek için BrainPort'un bir sürümünü kullanabilirler ve oyuncular elektro-düz geri bildirim eldivenleri veya kontrolörleri kullanabilirler. hissetmek Bir video oyununda ne yapıyorlar? Bir oyun BrainPort da oyuncuların ekranda görüntülenmeyen ek bilgileri algılamasına izin veren bir dokunma-görüş süreci kullanabilir.

BrainPort şu anda denge cihazı için FDA onay sürecinden geçerken, ikinci bir klinik çalışma turu gerçekleştiriyor.Şirket, 2006 sonunda, birim başına 10.000 $ 'lık tahmini bir satış fiyatı olan ticari bir tahminin olacağını tahmin ediyor.

Duyusal ikame için elektrotaktil uyarımı kullanan herhangi bir önceki kurulumdan daha akıcı bir şekilde olan BrainPort, gelecekte daha da küçük ve daha az zorlayıcıdır. Denge cihazı durumunda, sistemin el tipi kısmında bulunan tüm elektronik parçalar, gizli bir ağızlığa sığabilir. Diş tutucular benzeri bir birim, bir pil, elektrot dizisi ve sinyal kodlaması ve iletimi için gerekli olan tüm mikroelektronikleri barındırır. BrainPort vizyon cihazı söz konusu olduğunda, elektronik bir kamera ve radyo vericisi ile birlikte bir çift gözlük içine tamamen gömülmüş olabilir ve ağızlık gözlüklerden kodlanmış sinyalleri almak için bir radyo alıcısına ev sahipliği yapacaktır. Bu bir çip üzerinde tam olarak bir sistem değil, 20 yıl ver - o zamana kadar insanların alnına gömülmüş bir pirinç tanesi büyüklüğünde bir kamera görüyor olabiliriz.

BrainPort ve ilgili konular hakkında daha fazla bilgi için, bir sonraki sayfadaki linklere bakın.


Video Takviyesi: RinoEstetik açık rinoplasti ameliyatı /Rhinoplasty, open rhinoplasty operation.




TR.WordsSideKick.com
Her Hakkı Saklıdır!
Herhangi Bir Malzemenin Çoğaltılabilir Sadece Siteye Aktif Linki Prostanovkoy TR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 TR.WordsSideKick.com