Ferngesteuerte Menschen

Es ist ein beunruhigender Gedanke: auf Knopfdruck die Art und Weise, wie sich eine Person bewegt, fernsteuern zu können. Doch genau das ist Wissenschaftlern bereits gelungen – allerdings nicht mit dem gleichen Repertoire an komplexen Bewegungsabläufen wie etwa einem geübten Neunjährigen, der einen Spielzeug-Rennwagen steuert.

Wissenschaftler in Australien, Japan und den USA versuchen, verfeinerte Methoden zur Stimulation des Gleichgewichtsorgans des Gehirns zu entwickeln – nicht nur um die Bewegung zu beeinflussen, sondern auch realistischere Virtual-Reality-Simulationen zu erstellen, sowie medizinische Prothesen, die Menschen mit Gleichgewicht helfen Störungen.

Die Geräte stimulieren das Vestibularsystem – eine Reihe winziger Strukturen direkt hinter dem Ohr, die den Kopf aufrecht halten und die visuelle Welt stabil erscheinen lassen, selbst wenn eine Person geht und sich umschaut. Drei mit Flüssigkeit gefüllte Kanäle, die als kreisförmige Kanäle bekannt sind, erfassen die Rotation des Kopfes, während eine andere Struktur, die Otolithen, die Richtung der Schwerkraft erfassen. Signale vom Vestibularnerv wandern zum Gehirn; beispielsweise signalisiert eine größere Frequenz von Signalen von einem Ohr, dass sich der Kopf in diese Richtung bewegt.



Wissenschaftler können das vestibuläre System mit einem kleinen Stromstoß stimulieren, der von einem kleinen externen Gerät direkt hinter dem Ohr abgegeben wird und die normalen vestibulären Signale aus dem Gleichgewicht bringt. Im vergangenen Sommer demonstrierten japanische Wissenschaftler der Nippon Telegraph and Telephone Communication Science Laboratories ein solches Gerät auf einer technischen Konferenz in Los Angeles. Freiwillige setzten einen seltsam aussehenden Kopfhörer und eine Augenbinde auf, während jemand anderes Tasten auf der Fernbedienung drückte, wodurch das Subjekt mit verbundenen Augen unbeholfen durch den Raum schlängelte.

Aber das Gerät funktioniert nicht so gut wie ein ferngesteuertes Auto. Ein schneller Stoß zu einer Seite des Kopfes gibt den Leuten das Gefühl, dass sie umfallen, also korrigieren sie ihr Gleichgewicht, indem sie sich auf die eine oder andere Seite bewegen, wodurch ein schwankender Gang entsteht. Und der Person muss die Augen verbunden sein, damit das Gerät funktioniert, da sonst visuelle Signale die scheinbare Fehlanpassung in der Kopfposition korrigieren. Es gibt Ihnen das Gefühl, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen, aber es ist nicht wirklich spezifisch, sagt Steven Moore, ein Wissenschaftler an der Mount Sinai School of Medicine, der diese Stimulation, bekannt als galvanische vestibuläre Stimulation, untersucht. Das ist der große limitierende Faktor. (Klicken Hier für ein Video von Moore, der mit dem Gerät geht.)

In der neuesten Inkarnation der Technik fanden Wissenschaftler der University of New South Wales in Australien eine relativ einfache Lösung für das Lenkungsproblem. Sie verabreichten die vestibulären Stimulationen, während die Freiwilligen ihre Gesichter entweder zum Boden oder zum Himmel drehten. Aus nicht ganz verstandenen Gründen schwenkten sie dadurch bei Stimulation sauber nach links oder rechts, ohne den charakteristischen Schwindel. Als Beweis für dieses versierte Maß an Kontrolle steuerten die Forscher Freiwillige mit verbundenen Augen durch die Sydney Public Gardens.

Aber erwarten Sie nicht so schnell ferngesteuerte Menschen. Dies ist nicht sehr praktikabel, da die [elektrische] Eingabe nicht spezifisch ist und die Stimulation durch visuelle Eingaben überlagert wird, sagt Moore. Stattdessen entwickeln Wissenschaftler Geräte, um Virtual-Reality-Umgebungen realistischer erscheinen zu lassen oder Menschen mit Gleichgewichtsstörungen zu helfen.

Moore entwickelt ein Gerät, um bessere Flugsimulatoren für Astronauten zu entwickeln. Ein großer Prozentsatz der Space-Shuttle-Landungen komme schneller als die Zielgeschwindigkeit, sagt er, möglicherweise weil sich die sensorischen Systeme der Piloten an die schwerkraftfreie Umgebung des Weltraums angepasst haben. Aktuelle Trainingssimulationen sind für diese Piloten zu einfach, daher verwenden wir [elektrische Stimulation], um die normale vestibuläre Funktion zu stören und illusorische Bewegungsempfindungen zu erzeugen, sagt er. Diese Stimulation ahmt das Gefühl nach, das Shuttle zu landen, wenn die Piloten den radikalen Wechsel von der Schwerelosigkeit in die Hypergravitation durchmachen.

Geräte, die vestibuläre Stimulation anwenden, könnten auch verwendet werden, um Menschen mit Störungen des vestibulären Systems zu helfen, die durch Schäden während einer Operation zur Entfernung von Hirntumoren oder bestimmten Arten von Medikamenten, Hirnverletzungen oder anderen Ursachen verursacht werden können. Menschen mit vestibulären Defiziten haben oft ein Ohr, das besser funktioniert als das andere, sagt Timothy E. Hullar , ein HNO-Arzt an der Washington University School of Medicine in St. Louis. Es wäre hilfreich, eine Möglichkeit zu haben, sie auszubalancieren – wie beim Versuch, Lautsprecher einer Stereoanlage auszubalancieren.

Andere Wissenschaftler entwickeln implantierbare Geräte, die die Vestibularnerven gezielter stimulieren können als nicht-invasive galvanische Stimulation. Wenn Sie Pads auf die Haut legen, können Sie den Eindruck erwecken, dass der Kopf geneigt ist, aber das ist so genau wie möglich, sagt Charley Della Santina , einem Vestibularis-Experten an der John’s Hopkins School of Medicine. Durch die Implantation von Elektroden hinter dem Ohr können Forscher jedoch einzelne Nerven stimulieren und so genauere Signale an das Gehirn senden. Wir wollen ein vestibuläres Implantat schaffen, das wie ein Cochlea-Implantat funktioniert, um die fehlenden vestibulären Informationen zu ersetzen, sagt Daniel Merfeld , einem Wissenschaftler an der Massachusetts Eye and Ear Infirmary in Boston, der ebenfalls ein solches Gerät entwickelt.

Bisher haben sowohl Santina als auch Merfeld ihre Implantate nur an Tieren getestet, aber sie sagen, dass innerhalb der nächsten fünf bis zehn Jahre eine am Menschen testbare Version entwickelt werden könnte.

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