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स्पर्श की कृत्रिम भावना बनाने के लिए शीट संगीत

Anonim

शिकागो विश्वविद्यालय के न्यूरोसाइस्टिक्स के नेतृत्व में एक नया अध्ययन हमें मनुष्यों के लिए कृत्रिम अंगों के निर्माण के लिए एक कदम आगे लाता है जो मस्तिष्क के साथ सीधे इंटरफ़ेस के माध्यम से स्पर्श की भावना को फिर से बनाते हैं।

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नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में 26 अक्टूबर, 2015 को प्रकाशित शोध से पता चलता है कि कृत्रिम स्पर्श विद्युत उत्तेजना की कई विशेषताओं पर निर्भर करता है, जैसे सिग्नल की ताकत और आवृत्ति। यह इन संकेतों की विशिष्ट विशेषताओं का वर्णन करता है, जिसमें एक अलग सनसनी पैदा करने के लिए प्रत्येक सुविधा को समायोजित करने की आवश्यकता है।

शिकागो विश्वविद्यालय में जीवविज्ञान जीवविज्ञान और एनाटॉमी विभाग और एसोसिएट प्रोफेसर स्लिमैन बेंसमाया, पीएचडी ने कहा, "यह वह जगह है जहां रबर टच-सेनेस्टिव न्यूरोप्रोस्टेटिक्स बनाने में सड़क से मिलता है।" "अब हम उत्तेजना के नट और बोल्ट को समझते हैं, और मस्तिष्क को उत्तेजित करके कृत्रिम संवेदना बनाने के लिए हमारे उपकरण क्या हैं।"

बेंसमाया का शोध क्रांतिकारीकरण प्रोस्टेटिक्स का एक हिस्सा है, जो बहु-वर्षीय रक्षा उन्नत अनुसंधान परियोजना एजेंसी (डीएआरपीए) परियोजना है जो एक मॉड्यूलर, कृत्रिम ऊपरी अंग बनाने की कोशिश करता है जो प्राकृतिक मोटर नियंत्रण और amputees में सनसनी बहाल करेगा। इस परियोजना ने सरकारी एजेंसियों, निजी कंपनियों और अकादमिक संस्थानों के विशेषज्ञों की एक अंतःविषय टीम को एक साथ लाया है, जिसमें जॉन्स हॉपकिन्स यूनिवर्सिटी एप्लाइड फिजिक्स प्रयोगशाला और पिट्सबर्ग विश्वविद्यालय शामिल हैं।

यूकेकागो में बेंसमाया और उनके सहयोगी विशेष रूप से इन अंगों के संवेदी पहलुओं पर काम कर रहे हैं। इस अध्ययन के लिए, बंदरों, जिनके संवेदी तंत्र मनुष्यों के करीब मिलते-जुलते थे, उनके पास मस्तिष्क के क्षेत्र में लगाए गए इलेक्ट्रोड थे जो हाथ से स्पर्श जानकारी को संसाधित करते थे। जानवरों को दो अवधारणात्मक कार्यों को करने के लिए प्रशिक्षित किया गया था: एक जिसमें उन्होंने एक विद्युत उत्तेजना की उपस्थिति का पता लगाया, और एक दूसरा जिसमें उन्होंने संकेत दिया कि दो लगातार उत्तेजनाएं अधिक तीव्र थीं।

इन प्रयोगों के दौरान, बेंसमाया और उनकी टीम ने बिजली की नाड़ी ट्रेन, जैसे कि इसके आयाम, आवृत्ति और अवधि की विभिन्न विशेषताओं में छेड़छाड़ की, और ध्यान दिया कि इन कारकों में से प्रत्येक के संपर्क ने जानवरों की सिग्नल का पता लगाने की क्षमता को कैसे प्रभावित किया।

विशिष्ट हित में "केवल ध्यान देने योग्य मतभेद" (जेएनडी), या एक सनसनी पैदा करने के लिए आवश्यक वृद्धिशील परिवर्तन थे जो अलग महसूस करते थे। उदाहरण के लिए, एक निश्चित आवृत्ति पर, सिग्नल बिजली के 20 माइक्रोमैंप की ताकत पर पहली बार पता लगाया जा सकता है। यदि अंतर को ध्यान में रखते हुए सिग्नल को 50 माइक्रोमैंप तक बढ़ाया जाना है, तो उस मामले में जेएनडी 30 माइक्रोमैप्स है।

स्पर्श की भावना वास्तव में संपर्क और दबाव से बनावट, कंपन और आंदोलन से, जटिल और जटिल संवेदनाओं से बना है। सीमाओं, संरचना और सिग्नल की विशिष्ट वृद्धि को दस्तावेज करके जो एक दूसरे से अलग महसूस करते हैं, बेंसमाया और उनके सहयोगियों ने "नोट्स" वैज्ञानिकों को मस्तिष्क में स्पर्श की भावना के "संगीत" का उत्पादन करने के लिए खेल सकते हैं।

"जब आप किसी ऑब्जेक्ट को समझते हैं, उदाहरण के लिए, आप इसे विभिन्न ग्रेड दबाव के साथ पकड़ सकते हैं। स्पर्श की यथार्थवादी भावना को फिर से बनाने के लिए, आपको यह जानना होगा कि आप विद्युत उत्तेजना के माध्यम से कितने ग्रेड दबाव दे सकते हैं, " बेंसमाया ने कहा। "आदर्श रूप से आप प्राकृतिक स्पर्श के लिए कृत्रिम स्पर्श के लिए एक ही गतिशील रेंज प्राप्त कर सकते हैं।"

इस अध्ययन में न्यूरोप्रोस्टेटिक्स से परे महत्वपूर्ण वैज्ञानिक प्रभाव भी हैं। प्राकृतिक धारणा में, वेबर लॉ के नाम से जाना जाने वाला एक सिद्धांत बताता है कि दो उत्तेजनाओं के बीच केवल ध्यान देने योग्य अंतर उत्तेजना के आकार के समान होता है। उदाहरण के लिए, 100-वाट प्रकाश बल्ब के साथ, आप 110 वाट तक अपनी शक्ति बढ़ाकर चमक में अंतर का पता लगाने में सक्षम हो सकते हैं। उस मामले में जेएनडी 10 वाट है। वेबर के कानून के मुताबिक, यदि आप 200 वाट तक प्रकाश बल्ब की शक्ति को दोगुना करते हैं, तो जेएनडी को भी 20 वाट तक दोगुना कर दिया जाएगा।

हालांकि, बेंसमाया के शोध से पता चलता है कि, मस्तिष्क के विद्युत उत्तेजना के साथ, वेबर का कानून लागू नहीं होता है - जेएनडी उत्तेजना के आकार से कोई फर्क नहीं पड़ता है। इसका मतलब है कि मस्तिष्क प्राकृतिक उत्तेजना के मुकाबले एक बहुत अधिक दोहराने योग्य, लगातार तरीके से विद्युत उत्तेजना का जवाब देता है।

"यह दिखाता है कि मस्तिष्क प्राकृतिक उत्तेजना के मुकाबले विद्युत उत्तेजना के मुकाबले प्रतिक्रिया के तरीके के बारे में कुछ मूलभूत रूप से भिन्न है, " बेंसमाया ने कहा।

"यह अध्ययन हमें उस बिंदु पर ले जाता है जहां हम वास्तव में वास्तविक एल्गोरिदम बना सकते हैं जो काम करते हैं। यह हमें पैरामीटर देता है कि हम कृत्रिम स्पर्श के साथ क्या हासिल कर सकते हैं, और हमें मानव तैयार एल्गोरिदम होने के करीब एक कदम आगे लाता है।"

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कहानी स्रोत:

शिकागो मेडिकल सेंटर विश्वविद्यालय द्वारा प्रदान की जाने वाली सामग्री। नोट: सामग्री शैली और लंबाई के लिए संपादित किया जा सकता है।


जर्नल संदर्भ :

  1. सुंगशिन किम एट अल। प्राइमेट सोमैटोसेंसरी कॉर्टेक्स के इंट्राकोर्टिकल माइक्रोस्ट्रोमिलेशन के प्रति संवेदनशीलता का व्यवहारिक मूल्यांकनपीएनएएस, 2015 डीओआई: 10.1073 / पीएनएएस 1505065112