Neuroprotézisek Darvas Lilla EPSEES.

Az előadások a következő témára: "Neuroprotézisek Darvas Lilla EPSEES."— Előadás másolata:

1 Neuroprotézisek Darvas Lilla EPSEES

2 Fogalom Neuroprotézis –képes a kommunikációra az idegrendszerrel

3 Fajtái Művégtagok Hallási protézis Vizuális protézis Kognitív protézis
Legelterjedtebb Cochleáris protézis Vizuális protézis Kognitív protézis

4 Kézprotézis Alapja: Környezet érzékelése -> információk továbbítása az agynak Agy – információk feldolgozása Utasítás küldése a protézisnek a feladatról és annak elvégzési módjáról Protézis végrehajtja a parancsot Újbóli visszacsatolás az agynak

5 Kar felépítése Mesterséges fogó és tapintófelület
Művégtag váza és izomzata Mesterséges szinapszis és idegregenerációs technikák 3 dimenziós mozgáselemző és tervező rendszer

6 Mozgás Kisagy: Feladata a mozgáskoordináció
→ bonyolult és pontos mozgások kivitelezése - sejtjei a legérzékenyebbek az alkoholra Nagyagy – mozgatóműködés leszállópályákon át - felelős a pontos, finom mozgásokért, új mozgások tanulása, mozgások elindítója

7 Agy részei

8 Tapintás és érzékelés - bőrérzékelés: bőrben, izmokban, csontokban lévő receptorok → gerincvelői idegek → gv. felszálló pályái → agytörzs →talamusz (átkapcs. + átker.) → érzőmező (fali lebeny legelső barázdájába jut → érzet

9 Érzékelés Funkció: Erő, pozíció és méret, keménység érzékelése
Általában helyzetérzékelőt, feszültségmérőt, valamint erőérzékelőt helyeznek el a kézen Nem terjed ki a teljes felületre – korlátozott érzékelés Kutatások zajlanak

10 Szenzorok

11 Tudomány állása külföldön
Germánium és szilícium ötvözetből előállított elektronikus felület (bevonat polymer polydimethylsiloxane) nyomás hatására a korábban levegővel kitöltött részekbe belenyomódik a bevonó anyag – változik az ellenállás (olyan, mint a kondenzátor) széles tartományban érzékeli az erő nagyságát (akár 1kPa) hátrány-nem rugalmas

12 Magyar fejlesztés piramisegységekből álló rétegekből épül fel
 oldallapok közötti érzékelők ellenállásváltozásaiból kiszámítható a mesterséges bőrt érő nyomás nagysága, iránya és időtartama

13 Irány határozás A nyomás irányától függően a három szenzor populációs működési mintázata eltérő: föntről érkező nyomás - érzékelők egyforma nagyságú és pozitív kitérésű jelet adnak oldalról érkező nyomás - a nyomási ponthoz közelebb fekvő oldalra az érzékelő(k) pozitív kitéréssel válaszolnak, míg az átellenes oldalon fekvő érzékelő(k)ben negatív kitérés adódik.

14 Kar felépítése - aktuátorok
vezérlés EMG jelekkel (elektromiografikus) (ez nem gondolatvezérelt)– az izmok összehúzódásakor keletkeznek

15 Működés – nem gondolatvezérelt

16 Szabadsági fokok Általánosan csak két-három szabadsági fokkal rendelkeznek – nyitás-zárás, könyökmozgás Cél minél nagyobb szabadságfokú karok készítése – szükséges önállóan mozgatható ujjak, könyök, csukló Tervben 27 szabadságfokú kéz készítése

17 Neurális vezérlés előnyei
Azonnali, valós idejű visszacsatolás Önjavítási képesség Képes a megváltozott körülményekhez alkalmazkodni Kapcsolat szervezet és kar között: Manapság elektródákon keresztül teremtünk kapcsolatot Ezt kerülné meg a mesterséges szinapszis – magyar fejlesztés

18 Mesterséges szinapszis
A mesterséges szinapszis (rádiójelekkel kommunikál a művégtaggal), egy olyan felület, amelyhez a sérült idegekből kinövő idegrostok stabilan és tartósan tudnak kapcsolódni Olyan mátrix, amelyet ezer apró cella alkot, és ezekkel a cellákkal a regenerálódó idegrostok 'valamilyen módon' kapcsolatba tudnak lépni

19 Mesterséges szinapszis
 A cellákba véletlenszerűen benövő idegrostokat egyenként azonosítjuk, "felcímkézzük„ - ingerlésük milyen érzetet vált ki az agyban ↓ Tudjuk, melyik idegrostokat kell ahhoz ingerelni, hogy a műkézzel megfogott tárgy által a mesterséges bőrben kiváltott ingerületek olyan érzetet keltsenek az agyban, mintha saját kezünkkel fogtuk volna meg.

20 Gondolatvezérlés Nehézségei:
Az idegek által küldött jelek lefordítása olyan digitális jelekké, amelyek pontosan meghatározzák a robotnak a mozgást Külföld: Megvalósult: kb. 100 hajszálvékony elektróda beültetésével az agy mozgásért felelős részébe, ezek mint felvevő eszközök működnek (rögzítik az agy által küldött impulzusokat)

21 Mozgáselemző és tervezőrendszer
Az agy által küldött jelek átalakítása mozgáskoordinációs utasítássá A mozgás pályájának megtervezése az adott térben Szükséges: tér feltérképezése, megfelelő szabadságfokú robotkéz

22 Vizuális protézis Született vakoknak nem segít
a nappali és az éjszakai látás alapvető egységei a rod és con receptorok – kor, örökletes működési veszteség vagy az élet során keletkezett sérülés miatt károsodhatnak Általában retinában, ahhoz közeli helyen keletkezik a károsodás

23 Látás szem ideghártyája (csapok, pálcikák) → II. agyideg → talamusznál lép be, részlegesen átkeresz. + átkapcs. → tarkólebeny (látókéteg) → látásérzet

24 Protézis Két fajtája van: Retina implantátum Kortikális implantátum
Céljuk: olvasás, arc felismerés, tájékozódás új helyeken. Nem helyettesíti a valódi látást: színek, távolság, anyagok stb.

25 Retina implantátum egy mikrochippet ültetnek be a retina felületére, amelyet a feldolgozó neuronokhoz kapcsolnak. Az implantátumnak közvetlen kapcsolata van a ganglion sejtekkel → az elveszett cone és rod sejtektől várt bemenet pótolható

26 Kortikális implantátum
Szilikon elektróda beültetése az agy feldolgozó területébe Elkerüli a retinális feldolgozó rendszert -> mesterséges képfeldolgozás igényelt Gyenge minőségű kép – technológia hiánya

27 Hallás

28 Hallási protézis halláskárosulás az elsődleges hallókortex előtt
⇒ hallóideg-stimulátorokkal → hallási érzetek

29 Köszönöm a figyelmet!

30 Források www.sirbuday.hu/rakoczi/biologia/agy.pdf
Wikipédia…stb.