Aus dem Labor I

[jomaii]

Hallo ihr alle,

ich sitze seit einiger Zeit an der Quelle von vielen wirklich coolen Projekten rund um das Thema Robotik. Ich habe mir gedacht, dass ich immer wieder mal ueber einige Ausgewaehlte berichten koennte, wenn es euch interessiert. Im folgenden Posting versuche ich das mal.

Viele Gruesse,
Jomaii

[jomaii]

Gehirn steuert Roboterarm
Ein Projekt hier beschaeftigt sich mit der Extraktion von Steuersignalen aus dem Motorkortex des Gehirns. Das Projekt ist eine Kooperation vom Carnegie Mellon Robotics Insititute (Robotik) und der University of Pittsburgh (Medizin), Leiter ist Prof. Dr. Andrew Schwartz.

Der folgende Link zeigt ein Video, das gut erklaert, was gemeint ist: Ein Affe steuert einen Roboterarm ueber Elektroden, die direkt in den Motorkortex seines Gehirns implantiert sind. Der Affe hat in relativ kurzer Zeit gelernt, mit dem kuenstlichen Arm Essen zu greifen:

http://motorlab.neurobio.pitt.edu/Motorlab/download_movies/Direct3DRobotControl.mpg

Evtl. hat jemand Lust, sich ueber ein paar Fragen Gedanken zu machen:

- Wofuer kann man eine solche Technik verwenden?
- Was wird dadurch moeglich?
- Irgend jemand moralische Bedenken (armer Affe)?
- Was macht der Affe wohl waerend des Experiments mit seinem echten Arm? (er hat ihn noch)


Euer Jomaii

Referenzen zu diesem Projekt und weitere Infos:
http://motorlab.neurobio.pitt.edu/

[Lektor]

warum haben die nur die obere rechte Ecke zensiert? Ist etwa der Schädel noch offen und Kabel hängen raus, oder wollten die nur das N24 Logo herausschneiden :)

Ich denke mal das es erst die Anfänge sind. Könnte man zum derzeitigen Standpunkt wohl schon für Behinderte nutzen. Die Möglichkeiten sind ziemlich vielseitig denke ich nur ist die Forschung noch nicht so weit. Was der Mensch alles steuern könnte mit seiner "Denkleistung". Evtl. könnte man sogar eines Tages den Monitor weglassen, weil es per "Gedankenübertragung" übermittelt wird. Würde dann wohl auch wieder Blinden zum Sehen verhelfen, wenn man die Bilder einer Kamera überspielen könnte.
Die Möglichkeiten sind wohl wirklich unbegrenzt. Aber damit man in der Forschung voran kommt muß man sich wohl an den armen Affen vergreifen. Naja dem Affen im Video scheint es ja recht gut zu gehen, Hunger hatte er zumindest ;)
Was macht der Affe mit dem "dritten" Arm. Weiss gar nicht ob er alle drei Arme gleichzeitig koordinieren kann. Vielleicht wächst ja dadurch auch das Gehirn, weil es mehr Aufgaben zu bewältigen hat. ?!
Naja sowas können wir wohl als Hobbybastler wohl nicht nachmachen. Aber das will ich auch nicht :)

[tobimc]

HI!

Das ist ja fast nicht vorstellbar!
Und das funktioniert wirklich?
Bis auf das dem Affen noch ein Bisschen die Feinmotorik fehlt (er gibt sich ja fast jedes Mal eine Kopfnuß) funktioniert das ja relativ gut.
Ich glaube, dass der rechte Arm des Affen keinen Muks macht.
Aber diesen Arm zu steuern muss jede Menge Zeit gekostet haben... oder? Obwohl... wie lange hats gebraucht??

Dumme Frage: Lebt der Affe noch?

VLG Tobi

[Andun]

Mhh . . .. Ist ganz interessant, aber die rechte obere Ecke, iritiert mich doch schon sehr stark. Was haben die Leute denn mit dem armen Affen gemacht, wenn sie die Ecke so übertrieben häßlich aussparen.

Aber ihc finde die Idee toll, direkt die Nerven abzufrgagen!

Andun

[Mac Gyver]

hi
ich kenne auch ein projekt bei dem eine (menschliche) versuchsperson am oberarm eine manschette verpasst bekommt und dann werden die bewegungen vom betreffenden arm kopiert. geht auch über abtastungder nerven.

mfg

[Manf]

Es wird auch hier diskutiert, wenn auch zum Teil nicht nur unter dem technischen Aspekt.
Ich habe im Netz etwas nach weiteren Fotos gesucht. (scroll down im Link)

cyphereal.net/forums/modules/newbb/reply.php (http://cyphereal.net/forums/modules/newbb/reply.php?forum=56&topic_id=712&viewmode=flat&order=ASC&start=0"edac=1&post_id=1744&PHPSESSID=d60d816611a8c186f4e87e3deb6e4149)

[quad]

Wow faszinierend! Was man damit alles machen könnte.
Man könnte wenn das wirklich so gut funktioniert ja Menschen, die eine Gliedmase verlohren habe ihnen diese in Form eines Roboterarmes/fußes wieder zurückgeben.
Nur die rechte obere Ecke irritiert mich doch sehr. Man könnte da ja meinen der komplete Kopf des Affen wäre ziemlich arg 'verunstaltet'.

[honkitonk]

Ich möchte nicht wissen der wievielte Affe das ist. Bei Dolly gabs auch mehr als 500 Versuche....
Das mit der Ecke heisst ja nur das der Kopf offen ist und Kabel drann sind. Auch war der Affe angeschnalt....

Armes kleines Wesen. Aber was tut man nicht alles für den Fortschritt, und was machen ein paar Affen !

euer verwierter Student.

[chr-mt]

Hi,
Erinnert mich irgendwie an Frankenstein... :(
Armes Tier..

Als "cooles Projekt" würde ich das nicht bezeichnen.
Wie Mc Gyver schon schrieb, geht das auch über Abtastung der Nerven.
Sowas wird doch schon längst eingesetzt.

Gruß
Christopher

[jomaii]

Gute Antworten!

Ich versuche ein paar Fragen zu beantworten:

1) Der schwarze Fleck im Video dient in der Tat dazu, den Blick auf den Schaedel des Affen zu versperren, aus dem die Anschluesse der Elektroden ragen, wovon er angeblich nichts merkt (stimmt das? keine Ahnung).

2) Dass man vergleichbare Signale auch an Nervenenden in z.B. Armen abgreifen kann, ist leider nicht richtig. Naeheres dazu in den Papers auf der Webseite, die ich oben gepostet habe.

3) @tobimc: Sehr gut! Folgendes passiert: zu Anfang versucht der Affe noch, seinen richtigen Arm zu bewegen, was ihm aufgrund der Schnallen nicht gelingt. Nach kurzer Zeit schon hoert die Bewegung des echten Arms komplett auf, der Affe verwendet ausschliesslich den Greifer. Kann der Affe spaeter wieder seinen normalen Arm verwenden, gelingt ihm dies nach kurzer Zeit. Es gibt also ueberraschenderweise keine "Hardkodierte Verbindung" zwischen Arm und Gehirn.

4) Zur Moral: Sehr richtg, die Affen haben es warscheinlich nicht sehr lustig. Mit sicherheit ist der im Video zu sehende nicht der einzige, sondern es wird mehrere geben (Einige Affen haben die Elektroden angeblich seit 7 Jahren implantiert). Eine Frage koennte sein, ob ein potentieller Vorteil fuer viele Menschen in unzaehligen Bereichen solche Versuche rechtfertigt. Ich glaube, dass die Antwort vom Standpunkt abhaenget. Ein an LIS leidender wird das evtl. anders sehen als ein Tierschuetzer.


Viele Gruesse,
ich versuche, in einer Woche ein weiteres Projekt zu posten,

Jomaii

[honkitonk]

lustige Wertung unserer Antworten...

euer Student

(Hat trozdem nicht vor meinen Bot mit seinem Kanichen aufzurüsten!)

[chr-mt]

Dass man vergleichbare Signale auch an Nervenenden in z.B. Armen abgreifen kann, ist leider nicht richtig.
Und warum gibt es seit Jahren Fernsehberichte über sowas,
also wo gezeigt wir, daß es funktioniert ?

Gruß
Christopher

[tobimc]

Hi!

Ich sags mal in elektronik-slang:
Die Nerven, die du am Arm abgreifst, sind praktisch die gemultiplexten Ausgänge des Gehirns. Da werden die Befehle hingeschickt, wenn du deinen Arm bewegen willst.
Dort werden sie decodiert, und in Bewegungen umgesetzt.
Das funktioniert natürlich auch.
Der Vorteil der Gehirn-Elektroden: Die werden praktisch dirket an den Daten- und adressbus des gehirnds angeschlossen, und werden praktisch (wie bei Windows) als Hardware erkannt und können, wenn man übt und trainiert per Willenskraft angesteuert werden.
Das geht mit den Muskel-Nerven nicht, weil das ja sozusagen gemultiplexte Ausgänge sind, die man praktisch erst mal unmultiplexen müsste.

Der Wahre grund: die Gehirn-elektroden messen ja die Aktivität gewisser Gehirnregionen.
Jetzt ist es für das Gehirn kein (großes) Problem, eine Bewegung mit einer Gehirnregion zu assoziieren. Wenn man genug übt, geht das, wie gesagt mit willenskraft.

Die Armmuskeln sind praktisch schon als Hardware erkant. Wenn man das dirket ins hirn pflanzt, braucht man nicht die einzelnen Steuernerven suchen. Und diese zu finden...

Der Nachteil der ganzen Sache ist, dass es kein "Force-Feedback" gibt. das ist, wie wenn du mit deinem Roboter einen Raum (auf den Millimeter) vermessen willst, und 'nur' eine Stereophonische kamera, aber keine hochgenauen Radencoder hast.

VLG
Tobi

[Manf]

Ein gewisser Nachteil ist wohl auch, dass die Möglichkeiten der Signalausgabe und deren Trainierbarkeit in Bezug auf Komplexität und Unabhängigkeit schwer einschätzbar sein wird.

Welche "Führerscheinklasse" wird man für welche Art von Prothesen erwerben können? Wie wird eine Not-Aus-Funktion gesteuert?
Manfred

[quad]

Die Affen mit denen diese Versuche durchgeführt werden tun mir natürlich auch leid aber wenn man bedenkt wieviel Menschen das helfen könnte finde ich dies persönlich gerechtfertigt. Was würdet ihr dazu sagen wenn ihr Invaliden wärt und durch diese neue Technik Chancen hättet eure fehlende Gliedmaße wieder zurückzubekommen. Natürlich wird es nie ein richtiger neuer Arm werden aber diese Technik ist tausend mal besser als bisherige Protesen, vor allem für die Arme/Hände

[honkitonk]

Wow,
1. natürlich kann es bessere Arme geben als du hattest. Du nimmst einfach ein bestimmte Zelle. Ab in den Befruchter und dann ein Embrio. Dann nimmst du einige Stammzellen und sagst denen du willst einen Arm. Dann noch einige Beschleuniger und innerhalb vonn 1- 2 Jahren hast du deinen richtigen Arm nachgeklont. Annähen und fertig.
2. Du nimmst einen Arm eines Toten und lässt ihn dir annähen musst dann aber immer Medikamente geben.
3. In dritte Welt lässt du Kinder gebären die nicht auf dein Imunsystem allergisch sind ( Technik wird nun bei Schweinen geforscht damit deren Organe nicht abgestossen werden). Die lässt du dann in saus und braus leben und wenn dus brauchst wird dir ein Arm nachgeliefert und angebleicht.
4. wird im Kino gezeigt. Du lässt einen Klon von dir anschaffen der dann in einem Bunker lebt bis du ihn brauchst.
5. Bei weiten sind die "normalen" Proteshesen nicht ausgeschöpft. bei Händen ist es durch deren Komplexistät so schwer. Trozdem gibt es Hände die aufgrund der Muskelreize bewegt werden kann.
6. Anzapfen der Wirbelsäule

Das mit dem Affen ist zwar interesannt aber wird sich die nächsten Jahre nicht durchsetzten da es zu ungenau ist. Mann muss erst mechanisch weiter. Seht euch doch mal diese Hand an! Wie klobig. Und denkt mal der Affe ist angeschnallt mit offen Hirn und tut den ganzen Tag nichts anderes.
Und 15 Jahre? das heisst 1990 wurde diese Technologie entwickelt. Ich glaube das affen mit geringeen EIngriffen 15 Jahre gelebt haben aber nicht mit solchen!


Euer Student

[sep]

Das interresante an der ganzen Geschichte ist doch, dass irgendwann die "Prothesen" den natürlichen Gliemaßen überlegen sind - so wie früher ein Wägelchen für Beinamputierte sich indirekt zum Automobil weiterentwickelt hat - natürlich nicht auf direktem Weg, aber irgendwie eben doch...

[honkitonk]

Ok das "Wägelchen" das gemacht haben soll finde ich etwas gewagt. Aber wie gesagt in der Forschung wurde schon so manches Türchen durch zufall aufgestossen.

[MWa2005]

Der Versuch mit dem Affen ist nicht wirklich das, worauf die aktuelle Forschung abzielt. Beim Menschen arbeitet man vielmehr an noninvasiven MEthoden (ohne Elektroden im Gehirn). Dazu bedient man sich des EEGs. Anhand der Signale des motorischen Kortex, die auch noch über der Kopfhaut messbar sind, können verschiedene Bewegungen gesteuert werden. Das Problem ist zum einen die zeitliche Auflösung und die Diskriminierung der Signale. Da die Bewegung eines Armmuskels zwar im Gehirn relativ genau repräsentiert ist, ist die Abtastung über die Kopfhaut relativ ungenau. Dazu muss der Patient lange Zeit trainieren, damit das Rechensystem, welches zwischen Elektroden und Prothese sitzt, lernen kann.
Auch wenn die Forschung hierzu noch in den Kinderschuhen steckt, gibt es bereits zwei Patienten, die erfolgreich mit einer EEG gesteuerten Prothese arbeiten.

Nur um nochmal Klarheit zu schaffen. Auch bei der Steuerung von Prothesen über die oben beschriebenen Nervenimpulse handelt es sich nicht wirklich um Impulse der motorischen Nerven. Es werden sogenannte Summenaktionspotentiale der Muskeln abgeleitet (EMG Elektromyogramm) und ausgewertet.

[user529]

da gabs doch schon mal was von frank:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=1420&highlight=eeg
und weil wir ja bastler sind zum selber baun:
http://openeeg.sourceforge.net/doc/index.html

[Kampfratte]

Also ich würde sagen: Schaut lieber die alten Folgen von "6 Mio Dollar Mann" an... Armes Tier... ich habe das Video nicht angeschaut... aber allein der gedanke... Würdet ihr euch für sowas opfern, dass man vll. eventuell in 100 jahren mal ne prothese für nen affen machen kann?