La bionètica amb el 'machine learning' podria obtenir una nova generació de pròtesis de membres humans

La nova mà protètica interpreta els senyals musculars de l'activitat del cervell amb el machine learning automàtic per fer els moviments més naturals.
Els científics de l'Imperial College de Londres i la Universitat de Göttingen, a Alemanya,  han utilitzat el machine learning automàtic per millorar el rendiment de les mans protèsiques.

Després de provar el seu prototip en cinc amputats, van trobar que el nou control basat en el machine learning de la màquina era molt millor en proporcionar moviments naturals i fluids respecte la tecnologia disponible actualment. Els investigadors van dir que les troballes, que es publiquen a Science Robotics, podrien donar pas a una nova generació de pròtesis.
Al dissenyar els membres biònics, el principal objectiu és deixar que els pacients els controlin de manera natural, com si fossin les seves extremitats biològiques.

Aprenentatge automàtic
La tecnologia actual funciona mitjançant el control directe dels motors protètics amb alguns senyals musculars.
La nova mà biònica, desenvolupada en col·laboració amb l'Imperial i la Universitat de Göttingen, utilitza una interfície home-màquina que interpreta les intencions del pacient i envia ordres a l'extremitat artificial.
Conté vuit elèctrodes que recullen senyals elèctriques febles des del pacient, abans d'amplificar-les i enviar-les a una mini-ordinador, també localitzat a la pròtesi.
A continuació, el mini-ordinador executa l'algorisme d'aprenentatge automàtic per interpretar els senyals, abans de manar que els motors de la mà es moguin de la manera que el pacient vol.

Els pacients van trobar que van poder girar fàcilment el canell i obrir la mà, simultàniament o per separat. També van trobar els moviments molt més naturals que els membres biònics convencionals als quals estaven acostumats.
A més dels tipus de funció, els pacients també podrien controlar la velocitat del moviment individual independentment d'altres moviments. Per exemple, els pacients podrien girar la mà lentament i obrir-la ràpidament alhora. Els investigadors afirmen que aquest és un component essencial per als moviments que se senten naturals.

Abans d'utilitzar-se, el pacient i la mà biónica es van entrenar, de manera que l'algorisme d'aprenentatge automàtic podria "aprendre" a interpretar els seus senyals electrònics exclusius. Els investigadors esperen eliminar aquesta necessitat en futurs prototips, sense renunciar a la personalització en pacients específics.
La nova mà biònica no només és més natural, sinó que també és superior en termes de funcionalitat en les tasques diàries, de les que actualment estan disponible per als pacients. Després d'aquest estudi clínic, s'espera que estigui disponible al mercat per als pacients en un termini de tres anys.

Actualment, els investigadors treballen per aconseguir un major control sobre la mà, inclosa la capacitat de moure els dits de forma individual, i eliminar la necessitat d'utilitzar elèctrodes mitjançant la transferència de senyals sense fils dins del cos del pacient.

Font: Imperial College de Londres

Exposició +Humans. El futur de la nostra espècie

Fins el 10 d’abril de 2016, es pot visitar l'exposició +HUMANS. El futur de la nostra espècie al Centre de Cultura Contemporània de Barcelona.

Comença parlant de la raça humana i del desenvolupament tecnològic per solucionar determinades carències. Mostra diverses pròtesi, des de low-cost dissenyades a Holanda, que s'envien amb un manual que ha de permetre a l'usuari construir-les amb materials de baix cost, fins algunes per satisfer les necessitats estètiques dels usuaris. La de l'esquerra de la fotografia porta uns altaveus incorporats

Un braç…

L'exposició continua amb l'exploració de l'evolució d'allò que es fa per ajudar els éssers humans a adaptar-se a l'entorn, i mostra el cas del ciborg Neil Harbisson, que des del seu naixement no veia colors. El dispositiu que porta implantat al cap converteix els colors (diferents freqüències de les ones lumíniques) en sons (diferents freqüències de l'espectre sonor).

L'exposició ens porta, aleshores, a un espai on hi ha robots. La reflexió que introdueixen és que la societat demana homes i dones que treballin com a robots, al mateix temps que aspira a construir robots que siguin molt humans.
Hi ha uns robots que fan rebequeries i es pregunten si els robots ens portaran la contrària.

Aquest, de la imatge anterior, dona cops de peu, sense que sembli respondre a cap seqüència
O aquests, molt inquietants, que mouen les òrbites oculars i et segueixen quan camines al llarg del passadís on estan instal·lats:

L'exposició continua amb allò que busquem a la tecnologia, com aquest equip, que es comercialitza als Estats Units, que serveix per tenir relacions sexuals a distància, a través d'Internet:

Els àmbits d'aplicació són nombrosos:

L'exposició acaba qüestionant com seria la vida si visquéssim 150 anys, i com pot canviar el moment de la mort, amb el disseny d'una muntanya russa que asseguri morir en un instant de plaer, donat que el circuit garanteix que al final faltarà sang al cervell i per tant oxigen, provocant sensació de plaer. El circuit finalitzarà a l'esquerra del gràfic:

Per acabar, i donat que la mort química del cos te lloc després de la mort mèdica, la caixa que es mostra a continuació recuperarà l'energia de la matèria química en descomposició, i la concentrarà en una bateria, que serà el llegat vital de la persona, que podrà encarregar als hereus de fer servir en determinats dispositius.

És una exposició molt ordenada que provoca reflexió i genera molts dubtes amb algunes presentacions molt xocants.
Hi ha espais on es poden viure experiències excepcionals, com ara veure el què passa al teu voltant a càmera lenta, sentir-te com una formiga o com una girafa, sentir-te al cos d'un altre, o viure una vida que finalitza amb la mort, que limiten a determinats visitants.
És recomanable fer la visita guiada, doncs tracta temes dels que no tenim cap coneixement i, tot i estar molt ben documentada, és especialment complexa.


FONT: Santi Martínez Farrero

Sensibilitat a les pròtesis

Per als gairebé 2 milions de persones dels EUA que viuen amb la pèrdua d'una extremitat, incloent-hi militars veterans, les pròtesis proporcionen una millora de la mobilitat però encara no tenen retroalimentació sensorial. Un equip d'enginyers i investigadors de la Universitat de Washington a Saint Louis està treballant per canviar-ho i que les persones amb pròtesis de membres superiors pugin sentir la sensació de calor o fredor, el sentit del tacte a través de les seves mans protèsiques.

Daniel Moran, PhD, professor d'enginyeria biomèdica a l'Escola d'Enginyeria i Ciències Aplicades i de la neurobiologia, de la teràpia física i de cirurgia neurològica de la Facultat de Medicina, ha rebut un contracte de tres anys, amb gairebé 1,9 milions de dòlars de beca procedent de la Defense Advanced Research Agència de Projectes (DARPA). Així es podrà posar a prova un nou dispositiu desenvolupat al seu laboratori que estimula els nervis al braç i l'avantbraç. Si funciona, els amputats d'extremitats superior que utilitzen pròtesis serien capaços de sentir diferents sensacions a través de la pròtesi, que enviaria senyals sensorials al cervell.

L'experiència en la neurofisiologia i les interfícies cervell-ordinador ha premés desenvolupar un elèctrode dissenyat per estimular les cèl·lules nervioses sensorials dels nervis cubital i mitjà en els braços. El nervi cubital, un dels tres nervis principals a l'avantbraç, és el nervi més gran del cos sense protecció pel múscul o os i està connectat amb el dit anular i el dit petit de la mà.

Les persones que fan servir braços de pròtesis han de coordinar amb la visió per poder-los usar correctament. És a dir, per recollir una tassa de cafè han de ser capaços de veure el got, posar els dits de la pròtesi al voltant i aixecar-lo. Això sí, són incapaços de sentir si la copa està en la seva mà, si la copa és calenta o fred o si està a punt de caure. Per tant, si s'assoleix la capacitat de sentir, els usuaris tindran més control sobre la pròtesi.

Està previst fer la implantació de l'elèctrode entre els nervis cubital i mitjà en els avantbraços dels primats no humans per determinar la quantitat d'informació sensorial que està codificada per l'estimulació directa de petits grups de nervis perifèrics.

Un cop implantat a l'avantbraç, l'equip vol ensenyar als primats no humans a jugar un videojoc controlat amb joystick en el qual l'equip els donarà pistes sobre com moure la palanca de control mitjançant l'estimulació dels nervis cubital i mitjà. La seva recompensa per avançar a través de les diferents etapes del joc, si és exitosa, serà un suc amb gust de fruites.

Font: PhysORG