Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Proteza utrwalona w pamięci

Recommended Posts

Jest rzeczą oczywistą, że osoby korzystające z protez z biegiem czasu radzą sobie z ich obsługą coraz lepiej. Dopiero teraz udało się jednak wyjaśnić, jak do tego dochodzi. Jak wykazali w eksperymencie na małpach badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego, długotrwałe sterowanie obiektem nienależącym do ciała wywołuje powstanie trwałej pamięci ruchowej wynikającej z utworzenia nowych połączeń pomiędzy neuronami.

Autorzy studium stworzyli specjalne urządzenie, nazwane dekoderem, a następnie podłączyli je do mózgu makaka. Zadaniem tak skonstruowanego układu było "tłumaczenie" sygnałów wysyłanych przez neurony na ruchy kursora na ekranie komputera. Zwierzęta były trenowane tak, by wywoływały określone ruchy kursora zarówno za pomocą ruchów kończyny górnej (zwierzęta były wówczas podłączane do kontrolera działającego podobnie do dżojstika), jak i dzięki aktywności neuronów podłączonych do dekodera.

Jak wykazali badacze, małpy potrzebowały zaledwie pięciu dni, by nauczyć się obsługi kursora wyłącznie za pomocą myśli. Zdolność do utrzymania wysokiej precyzji sygnałów wywoływanych przez ich komórki nerwowe utrzymywała się aż do końca eksperymentu, tzn. przez dwa tygodnie od momentu wyuczenia nowej umiejętności. Co więcej, analiza funkcji elektrycznej mózgu potwierdziła powstanie trwałego połączenia odpowiedzialnego za tę czynność.

Badacze z Kalifornii twierdzą, że jako pierwsi na świecie wykazali, iż mózg jest w stanie wytworzyć trwałą pamięć motoryczną pozwalającą na kontrolowanie elementów nienależących do ciała danego osobnika. Dokładne zrozumienie mechanizmów rządzących tym zjawiskiem pozwoli na udoskonalenie zarówno konstrukcji samych protez, jak i metod treningu pozwalającego na opanowanie coraz bardziej skomplikowanych sztucznych organów. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

kolejna badania które przed naukowcami no-life'ami okrywają nieznane możliwości mózgu do wytwarzania "trwałej pamięci motorycznej", które można zaobserwować u każdego człowieka podczas nauki jazdy na rowerze, brawo jajogłowi

 

PS: te badania z makakami już były chyba w innym niusie na kopalni, gdzie "naukowcy" wysnuli bardzo podobne wnioski, ale mogę się oczywiście mylić

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest derobert

mi też się wydaje ze już coś takiego wcześniej odkryli :P

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wcześniej zaobserwowano zjawisko, tym razem odkryto mechanizm na poziomie komórek. Różnica niby subtelna, ale istotna.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ciekawi mnie jaką zdolność kontroli ma mózg i ile takich sztucznych manipulatorów lub urządzeń byłby w stanie myślami jednocześnie kontrolować.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Pytanie warto byłoby zadać nieco inaczej: czy można kontrolować zewnętrzne urządzenie, które nie zastępuje własnej kończyny, tylko działa jako piąta, szósta albo siódma. Mimo wszystko wygląda na to, że jeżeli każdy z mięśni potrzebuje swojego ośrodka kontroli i neuronów odpowiedzialnych za przekazywanie do niego impulsów, teoretycznie liczba możliwych do obsługi stopni swobody powinna być co najmniej równa liczbie par mięśni kontrolujących dobrowolne ruchy ciała. Pozostaje więc pytanie, czy można "stworzyć" kolejne wirtualne pary mięśni. Faktyczne, ciekawa rzecz do zbadania :P

Share this post


Link to post
Share on other sites

Bardzo ciekawe zagadnienie z tymi dodatkowymi kończynami :P

Mnie nurtuje natomiast pytanie jak zapewnić dokładne sprzężenie zwrotne z taką dodatkową lub nie kończyną oprócz samej informacji wzrokowej jak kursor na ekranie. Bez odczuwania bodźców takich jak nacisk czy faktura materiału ciężko się pewnie tym operuje.

Share this post


Link to post
Share on other sites

to tak, ale ciekawe, która właściwość sygnału jest dla mózgu i kończyny najważniejsza/decydująca, czy jest to moc sygnału, czas trwania czy np. częstotliwość? To takie rozmyślania a propos tych dodatkowych "kończyn" (lub sterowania innymi urządzeniami). Jak nauczyć mózg żeby poruszył sztuczną ręką nieporuszając jednocześnie swoimi prawdziwymi kończynami? :P W przypadku amputacji mamy gotowe "końcówki" gdzie możemy się podłączyć, kiedy jednak wszystkie kończyny pozostają na miejscu to rozwiązania są dwa: albo wszczepiać do mózgu elektrody bezpośrednio (co juz robią na zwierzętach, a wydaje mi się niezbyt bezpieczne) albo, to co kombinowałem, nauczyć mózg wysyłać/odbierać sygnały "nieobsługiwane" przez nasze kończyny, a skalibrowane pod te dodatkowe. Wtedy wszczepiamy elektrody np. w ramię co wydaje mi się bardziej akceptowalne...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Polska firma Contur 2000 zajęła trzecie miejsce w kategorii bionicznych protez nóg na międzynarodowych zawodach CYBATHLON. W tej organizowanej co cztery lata imprezie osoby niepełnosprawne konkurują w różnych dyscyplinach, wspierane przez rozmaite nowoczesne urządzenia.
      CYBATHLON to międzynarodowe zawody, które mają wyłonić najlepsze mechatroniczne urządzenia wspierające osoby z niepełnosprawnościami. Można więc na nich zobaczyć wózki inwalidzkie, egzoszkielety czy mechaniczno-elektroniczne protezy. W szranki stają zespoły z całego świata, mierząc się z różnorodnymi zadaniami, takimi jak wejście po schodach w egzoszkielecie.
      W tym roku zawody miały wyjątkowy format ze względu na pandemię – zespoły nie mogły przylecieć do Zurychu żeby tam rywalizować, tak jak cztery lata temu. Dlatego każdy zespół nagrał swój wyścig, a w dniu wydarzenia nagranie zostało pokazane razem z komentarzem na żywo.
      W zakończonej właśnie edycji polska firma Contur 2000 zajęła trzecie miejsce w kategorii protez nóg, startując z protezą podudzia HybridLeg, która pozwala na praktycznie swobodne chodzenie.
      Proteza pracuje przy tym w dwóch trybach - pasywnym i aktywnym. W pierwszym z nich nie wymaga dostarczania energii. Natomiast w trybie aktywnym bateria zasila elektryczny silnik wspomagający chód. Dzięki temu możliwe jest wchodzenie po schodach czy łatwiejsze poruszanie się po powierzchni nachylonej.
      Takie połączenie pasywnej i aktywnej protezy w jednym urządzeniu było możliwe dzięki innowacyjnemu, zgłoszonemu już do urzędu patentowego układowi przekładni i sprzęgła.
      Polską firmę wyprzedziły dwa zespoły ze Szwajcarii.
      W czasie zawodów, wyposażony w protezę zawodnik musiał na przykład podejść do stolika, zdjąć z niego dwa spodki z filiżankami, przenieść na inne miejsce, stamtąd wziąć dwa talerzyki i położyć w miejscu, gdzie wcześniej stały filiżanki.
      Na innym etapie miał za zadanie podnieść z podłogi talerzyki z jabłkami i przenieść je przez ułożony z desek tor przeszkód. Musiał też np. chodzić po wąskiej kładce z obciążeniem czy pokonywać schody.
      Udział w zawodach był dla nas wielką przygodą i jednocześnie wielkim sukcesem. Jesteśmy dumni, że mogliśmy reprezentować Polskę w międzynarodowych zawodach Cybathlon 2020 Global Edition, zajmując zaszczytne trzecie miejsce. Serdecznie dziękujemy Adrianowi za jego zaangażowanie, hart ducha i jeszcze raz gratulujemy osiągniętego wyniku – mówią twórcy HybridLeg.
      Adrian to śmiałek, który z bioniczną nogą brawurowo, ale pewnie pokonywał kolejne przeszkody.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Specjalistom z University of Minnesota udało się powstrzymać komórki nowotworowe przed rozprzestrzenianiem się oraz zbadać w jaki sposób zostały one powstrzymane.
      Od lat wiadomo, że komórki nowotworowe rozprzestrzeniają się po określonych trasach. Wykorzystują swoiste „autostrady” do ruchu wewnątrz guza oraz, po jego opuszczeniu, po naczyniach krwionośnych i tkankach. Osoby, u których występuje duża liczba takich „autostrad” mają mniejsze szanse na przeżycie choroby. Dotychczas nie wiedziano, w jaki sposób komórki nowotworowe rozpoznają te drogi i jak się po nich poruszają.
      Uczeni z University of Minnesota badali w warunkach laboratoryjnych sposób przemieszczania się komórek raka piersi i wykorzystywali różne leki, próbując powstrzymać ich ruch. Okazało się, że gdy zaburzyli mechanizm, który zwykle pozwala komórkom na poruszanie się, nagle komórki nowotworowe zaczęły poruszać się jak bezkształtna galaretowata masa.
      Komórki nowotworowe są bardzo podstępne. Nie spodziewaliśmy się, że zmienią sposób poruszania się. To wymusiło na nas zmianę taktyki tak, by jednocześnie zablokować oba rodzaje ruchu. Dopiero wówczas przestały się poruszać i pozostały w miejscu, mowi jeden z autorów badań, profesor Paolo Provenzano.
      Przerzuty są przyczyną śmierci 90% osób umierających na nowotwory. Jeśli udałoby się zablokować ruch komórek, pacjenci i lekarze zyskaliby więcej czasu na wdrożenie skutecznego leczenia.
      Kolejnym krokiem badań będzie rozszerzenie eksperymentów na badania na zwierzętach. Mają nadzieję, że w ciągu kilku lat uda im się rozpocząć badania kliniczne na ludziach. Chcą też badać interakcje leków z komórkami nowotworowymi i ewentualne efekty uboczne.
      Naszym ostatecznym celem jest znalezienie sposobu na całkowite zablokowanie ruchu komórek nowotworowych i zwiększenie ruchliwości komórek układu odpornościowego, by te zwalczały nowotwór, mówi Provenzano.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Powszechnie występujące infekcje jamy ustnej mogą być zwalczane za pomocą „doładowywanych” żywic zabijających bakterie i grzyby. Naukowcy z Manchester Metropolitan University poinformowali o znalezieniu sposobu na poradzenie sobie np. z kandydozami. To infekcje drożdżami, na które cierpi wiele osób noszących protezy. Kandydozy nie tylko utrudniają przełykanie, ale mogą prowadzić do poważnych infekcji krwi, mózgu, oczu czy kości. Naukowcy z Manchesteru stworzyli żywicę do plomb, która przez 45 dni uwalnia srebro.
      Nowa żywica to właśnie mieszanina srebra i zeolitu, materiału, który pozwala na kontrolowane powolne uwalnianie srebra. To zaś wykazuje silne właściwości antybakteryjne. Wypełnienia można „doładowywać” dodając do nich kolejne porcje srebra. Co interesujące żywica zwalcza grzyby i bakterie, ale jednocześnie nie wpływ na wygląd protezy.
      Infekcje jamy ustnej często dotykają ludzi noszących protezy. Mogą one prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych, zatem kluczowe jest, by protezy mogły zwalczać potencjalne choroby w miejscu, w którym się one rozwijają. Nasz zespół stworzył przeciwmikrobową żywicę, składającą się z zeolitu i srebra. Pozwala ona protezom zabijać bakterie i grzyby, a to oznacza, że posiadacze takich protez mogą mieć zdrowe usta bez przykładania zbytniego wysiłku, mówi główna autorka badań doktor Lubomira Tosheva.
      Żywica nie tylko działa przez 45 dni i można ją „doładowywać”, ale też nie wykorzystuje antybiotyków, co daje gwarancję, że mikroorganizmy nie zyskają oporności.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gdy zdrowa, ale nieaktywna osoba zacznie się ruszać, błyskawicznie zmienia się ekspresja genów w mięśniach szkieletowych. Naukowcy z Karolinska Institutet podkreślają, że to kwestia minut i wystarczy godzina ćwiczeń, by wzrosła aktywność genów wspomagających rozkład tłuszczów (Cell Metabolism).
      Nasze mięśnie są naprawdę plastyczne - twierdzi prof. Juleen Zierath. Szwedzi wykazali, że w DNA pobranym z mięśni szkieletowych ludzi, którzy właśnie ćwiczyli, jest mniej grup metylowych niż przed ćwiczeniami. Zmiany zachodzą w obrębie pasm DNA stanowiących "lądowisko" dla czynników transkrypcyjnych, które biorą udział we włączaniu genów odpowiedzialnych za adaptację mięśni do aktywności fizycznej.
      Badając zmiany epigenetyczne zachodzące wskutek forsownych ćwiczeń, Zierath, Romain Barrès i inni wykonali biopsje mięśnia udowego 8 mężczyzn, którzy prowadzili raczej siedzący tryb życia. Okazało się, że grupa metylowa zniknęła z kilku genów zaangażowanych w metabolizm tłuszczów. Demetylacja pozwalała na produkcję większej ilości białek.
      Zespół uważa, że za zaobserwowane zjawisko może odpowiadać uwalnianie jonów wapnia przez retikulum endoplazmatyczne komórek mięśniowych (ER zachowuje się tak pod wpływem potencjału czynnościowego, tutaj wywołanego ćwiczeniami). Kiedy pobrane próbki wystawiono na oddziaływanie kofeiny, która zwiększa poziom wapnia w mięśniach, także zaszła demetylacja. Zierath nie zaleca jednak zastępowania ruchu filiżanką kawy, bo mała czarna nie zapewnia pozostałych korzyści wynikających z ćwiczenia.
      Od jakiegoś czasu wiadomo, że ćwiczenia wywołują w mięśniach zmiany, w tym nasilenie metabolizmu cukrów i tłuszczów. My odkryliśmy, że najpierw zachodzą zmiany w metylacji. Co ciekawe, kiedy w laboratorium doprowadzano do skurczów mięśni, zachodziły identyczne zmiany epigenetyczne.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chcąc zbadać, w jaki sposób orangutany maksymalizują wydajność energetyczną ruchu, naukowcy z Uniwersytetu w Birmingham korzystają z pomocy freerunnerów.
      Skonstruowano makietę drzewnego habitatu - rodzaj poligonu ćwiczebnego. Freerunnerzy będą naśladowali 3 podstawowe ruchy małp: wspinanie, ponieważ zwierzęta muszą się wtedy przeciwstawiać sile ciążenia, bujanie między drzewami oraz skakanie, które choć efektywne energetycznie, jest stosowane jedynie w ostateczności. Dr Susannah Thorpe ma nadzieję, że odkrycia dotyczące konsumpcji energii uda się jakoś przełożyć na poprawę ludzkich osiągnięć.
      "Metody pomiaru energetyki lokomocji naczelnych są ograniczone. Większość danych pochodzi z modeli matematycznych. My proponujemy nową i bardziej bezpośrednią technikę oceny, jak koszty nadrzewnego przemieszczania się orangutanów są modulowane przez środowisko".
      Ludzie będą nosić 2 typy urządzeń: 1) respirometr do pomiaru zużycia tlenu oraz 2) przyspieszeniomierz z trybem zapisu danych. Biorąc pod uwagę płynną naturę i szeroki zakres ruchów małp, profesjonalni freerunnerzy wydają się świetnymi obiektami do badań.
      Brytyjczycy zamierzają stwierdzić, jak wydatkowanie energii zmienia się przy różnych typach lokomocji, różnej znajomości habitatu i różnym stopniu ustępowania gałęzi pod naporem ciała.
      Znajomość wymogów środowiskowych orangutanów to kwestia kluczowa dla właściwej ochrony gatunku oraz planowania reintrodukcji.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...