A St. Louis-Bereich Teenager-Jungen und ein Computer-Spiel haben hands-off, dank einer einzigartigen Experiment, die von einem Team aus Neurochirurgen, Neurologen, und Ingenieure an der Washington University in St. Louis.
Der Junge, ein 14-Jährigen, der leidet an Epilepsie, ist der erste Teenager, eine zwei-dimensionale Video-Spiel, Space Invaders, bei dem nur die Signale von seinem Gehirn, um Bewegungen.
Erste Themen, um Objekte mit nur ihr Gehirn hat irgendwann Auswirkungen auf Gebäude der biomedizinischen Geräte, können künstliche Gliedmaßen, zum Beispiel, so dass Menschen mit Behinderungen, um eine Prothese Arm oder Bein durch Nachdenken über sie.
Viele Spieler denken, liebevoll von Atari's Space Invaders, eins der beliebtesten Durchbruch Videospiele der späten 70er Jahre. Der Spieler steuert die Bewegungen eines beweglichen Laser-Kanone, dass bewegt sich hin und her, die unten am Bildschirm. Zeile auf Zeile von Video-Ausländern März hin und her über den Bildschirm, langsam von oben nach unten auf dem Bildschirm. Das Ziel besteht darin zu verhindern, dass ein von Ausländern aus der Landung auf dem unteren Bildschirmrand, die das Spiel endet. Der Spieler hat eine unbegrenzte Munition liefern.
Der Ausländer kann schießen zurück auf den Spieler, der zu umgehen, indem links und rechts. Es gibt viele Ebenen der Dinge, was die Geschwindigkeit, mit der die Ausländer Abstieg. Die Washington University Thema beherrschte die ersten beiden Ebenen des Spiels, mit nur seine Phantasie.
So geht's:
Der Teenager hatte ein Gitter oben auf sein Gehirn, um Gehirn Oberfläche Signale, ein Gehirn-Maschine-Schnittstelle Technik, die verwendet electrocorticographic (ECOG) Aktivität - Daten invasiv direkt aus der Oberfläche des Gehirns. Es handelt sich um eine Alternative zu einer häufig verwendeten Technik zu studieren Menschen genannt electroencephalographic Aktivität (EEG) - Daten, die nicht-invasiv durch die Elektroden außerhalb des Gehirns auf der Kopfhaut. Ingenieure programmiert die Atari-Software auf die Integration in das Gehirn-Maschine-Interface-System.
Eric C. Leuthardt, MD, ein Assistent Professor für Neurochirurgie an der School of Medicine, und Daniel Moran, Ph.D., Assistant Professor für Biomedizinische Technik, durch ihre Forschungen über die Jungen, der hatte die große Netze implantiert, so dass Neurologen und Neurochirurgen finden Sie den Bereich im Gehirn dienen als Schwerpunkt für einen epileptischen Anfall, mit Hoffnungen auf die Beseitigung es zur Vermeidung künftiger Anfälle. Um dies zu tun, der Junge und seine Ärzte, Dr. Mathew Smyth und Dr. John Zempel, hatte das Warten auf eine Beschlagnahme.
Usin "die noggin
Mit Zustimmung des Patienten und seiner Eltern und der Washington University School of Medicine Institutional Review Board, Leuthardt und Moran mit den Patienten zu einem hoch entwickelten Computer, auf dem ein spezielles Programm bekannt als BCI2000 (entwickelt durch ihre Mitarbeiter Gerwin Schalk im Wadsworth Center, New York State Department of Health in Albany), die einen Video-Spiel, das im Zusammenhang mit der ECOG-Raster. Sie dann fragte der Junge zu tun verschiedenen Motor-und Rede Aufgaben, bewegte seine Hände verschiedene Möglichkeiten, im Gespräch, und die Vorstellung. Das Team konnte sehen, aus den Daten, welche Teile des Gehirns und was Gehirn Signale korrelieren zu diesen Bewegungen. Dann fragte der Knabe zu spielen einen einfachen, zwei-dimensionale Space Invaders Spiel tatsächlich bewegte seine Zunge und Hand. Er wurde dann gebeten, sich vorstellen, die gleichen Bewegungen, aber nicht tatsächlich zu erfüllen sie mit seinen Händen oder Zunge. Als er sah, den Cursor in das Video-Spiel, dann kontrolliert er ihn mit seinem Gehirn.
"Er gelöscht, die ganze Ebene ein im Wesentlichen auf Brain Control", sagte Leuthardt. "Er lernte fast sofort. Wir haben dann gab ihm eine anspruchsvolle Version in zwei Dimensionen, und er beherrscht es zwei Ebenen spielt nur mit seiner Phantasie."
In 2004, Leuthardt und Moran führte ein Team, waren die ersten, die diese Forschung auf vier erwachsenen Patienten. Sie waren darauf bedacht, um Daten von einem Teenager um zu sehen, ob es irgendwelche Unterschiede zwischen, wie Jugendliche und Erwachsene tätig sind.
"Es ist spannend zu können, Blick auf Alter und Unterschiede sehen, was sagt uns, dass über das Gehirn", sagte Moran, der sagte, das Team plant, Test mehr für Kinderkardiologie Themen. "Niemand hat je gesehen, wenn Gehirn Signale von Kindern sind anders. Wir werden versuchen, um festzustellen, ob Jugendliche haben verschiedene Frequenz-Distributionen, wenn ihre Rinde aktiv wird. Wir könnten Frage, ob die Häufigkeit Veränderungen unterschiedlich sind, wird, die einen Unterschied in der Leistung? "
Leuthardt gesagt ist es noch zu früh, um Vergleiche zwischen Erwachsenen und Jugendlichen, denn sie haben nur ein Satz von Teenager-Daten.
"Aber wir beobachten viel schneller Reaktionszeiten in der Junge und er hatte einen höheren Grad der Detaillierung der Kontrolle - zum Beispiel, war er nicht in Bewegung nur nach links und nach rechts, sondern nur ein bisschen links, ein bisschen Recht", sagte er .
Teamwork
Graduate Studenten in der Washington University School of Engineering and Applied Science spielte große Rollen in den Abschluss. Nick Anderson, Ph.D. Student in der biomedizinischen Technik, kam auf die Idee, der mit dem Space Invaders Spiel für beide helfen, den Patienten die Zeit weg und Garner einige sehr nützlich, bahnbrechende Daten. Informatik-und Engineering-Master-Abschluss Kandidat Tim Blakely gezogen mehrere alle Nächte zu programmieren das Spiel in die ECOG-System. "Dies ist eine Win-Win-Situation sowohl für die Wissenschaft und das Kind", sagte Leuthardt. "Wir entwickelt, dass es sich hierbei um Spaß und Unterhaltung, während wir bahnbrechende Informationen über das Gehirn."
Die klinische Team spielte auch eine wichtige Rolle bei der Planung und Orchestrierung von dieser Forschung. Es war von entscheidender Bedeutung, dass diese Experimente werden sicher und nicht mit der klinischen Versorgung. Die klinische für Kinderkardiologie Teil des Teams wurde von Mathew Smyth, MD, Assistant Professor für Neurochirurgie, und John Zempel, MD, Ph.D., Associate Professor für Neurologie. "Das war wirklich eine Symphonie von Know-how reicht von Neurochirurgie, Neurologie, Neurowissenschaften, Maschinenbau und Informatik, die Jahre in der Herstellung. Das Endergebnis ist etwas, was wir können wirklich stolz sein", sagte Leuthardt.
http://news-info.wustl.edu/tips/science_technology.html