尽管与其他类型的心理意象相比,触觉意象的研究并不深入,但它对于脑机接口 (BCI) 来说可能非常有用,因为它可以产生 BCI 操作所需的神经调节。在这里,我们通过比较触觉意象 (TI) 对皮质反应的影响与指尖实际振动触觉刺激的影响,评估了与触觉意象 (TI) 相关的神经调节。我们发现 TI 和振动刺激都会引起与事件相关的脑电图 (EEG) 活动频率变化。此外,TI 会影响由短脉冲振动引起的体感诱发电位 (SEP)。收集了 29 名接受过触觉意象任务训练的参与者的 EEG 数据。在有和没有 TI 的情况下测量了对振动脉冲的反应。这些 SEP 由三个主要部分组成:中央顶叶区域的 P100 反应、额叶区域的 P200 反应和中央区域的 P300 反应。 TI 持续导致同侧 P100、同侧和对侧 P300 以及额叶 P200 增加。此外,TI 还增强了额叶区域因振动而发生的 θ 波段 ERS。这些发现表明,TI 不仅会调节 EEG 模式,还会影响皮质对物理体感刺激的处理。这种对真实和想象的躯体感觉的联合处理可用于 BCI,特别是在临床相关的 BCI 中,这些 BCI 致力于通过结合中枢诱导和外周活动来恢复体感处理。
啮齿动物中的一个有趣的共同特征是它们的晶须,他们可以积极地移动以感知环境周围的接触。这些晶须具有各种功能,例如从对象中提取轮廓,为机器人提供位置估算,识别纹理特征以及积极避免碰撞。基本上,它为低计算成本的机器人提供了一种非侵入性的触觉感知,尤其是在非结构化,混乱和视力障碍的环境中有益的。实现实时的被动接触估计并确保强大的机械设计对于这种传感器至关重要。以前的方法通常依赖于6轴力/扭矩传感器[1],压电电阻[2]或其他与力相关的传感器。但是,这些解决方案通常是庞大而挑战的规模。相比之下,磁透射的晶须[3]提供了更紧凑且易于集成的解决方案,能够用平行的晶须形成阵列。尽管如此,基于磁通量在根周围的磁通量变化而准确地对接触运动进行建模并沿晶须轴进行定位,这在很大程度上取决于强大的设计。我们已经构建了一种产生提示联系估计的方法,但是由于缺乏对物体形状的先验知识,基于切向接触状态估计的当前方法仍然遭受动态误差[4]。
在神经科学中,对织物皮肤相互作用期间感觉知觉的精确评估仍然很少。本研究旨在通过脑电图(EEG)光谱强度研究对织物刺激的皮质感觉反应,并评估EEG频带,传统的主观问题汇总和材料的物理特性之间的关系。招募了十二名健康的成年参与者,以测试三种具有不同纺织品组成的织物1)棉花,2)尼龙和3)聚酯和羊毛。通过织物触摸测试仪(FTT)定量评估织物的物理特性。邀请受试者通过主观问卷和客观的脑电图记录来评估织物样品的感觉知觉。响应于不同的织物刺激而获得了theta和伽马条带的脑电图和伽马条带的显着差异(p <0.05)。theta和伽马力表现出与问卷评估的大多数主观感觉和FTT织物的物理特性(p <0.05)的相关性。EEG光谱分析可以用于歧视不同纺织品组成的织物刺激,因此表明织物刺激过程中的感觉感知。这一发现可能为通过EEG光谱分析提供进一步探索感知感知的证据,这可以应用于对未来假体中皮肤触觉的脑发生者的研究以及对行业中感觉知觉的自动检测。
体感皮层的皮层内微刺激 (ICMS) 可激活刺激电极周围的神经元并引发触觉。然而,目前尚不清楚皮层神经元的直接激活如何影响它们处理来自皮肤的其他触觉输入的能力。在左、右体感皮层均植入慢性微电极阵列的人体中,我们在同时提供 ICMS 的同时向皮肤施加机械振动,并量化机械和电刺激对触觉的影响。我们发现阈下 ICMS 增强了皮肤触摸的敏感度,证据是振动触觉检测阈值降低(中位数:-1.5 dB),但阈下振动不会系统性地影响 ICMS 的可检测性。超阈值振动导致 ICMS 阈值增加(中位数:2.4 dB),但超阈值 ICMS 对振动触觉阈值影响不大。 ICMS 引起的振动触觉敏感性增强与位置有关,刺激电极的投射场和振动刺激的位置距离越远,效果大小越小。这些结果表明,仅对皮质进行有针对性的微刺激就可以局部增强触觉敏感性,有可能恢复或加强受伤后保留的触觉。
摘要:本文介绍了基于电容性变化的低成本和多触摸传感器的新设计和开发。这个新传感器非常灵活且易于制造,使其成为软机器人应用程序的适当选择。该传感器中使用的材料(导电墨水,有机硅和控制板)是便宜且在市场上很容易找到的。提出的传感器由不同层的晶圆,带有导电墨水的硅胶层和压力敏感的导电纸片制成。像E-Skin这样的先前方法可以测量像人体或纤维等导电物体的接触点或压力,而所提出的设计使传感器能够检测物体的接触点和施加力,而无需考虑对象的材料电导率。传感器可以同时检测五个多点触点。在存在噪声,增益变化和非线性的情况下,使用神经网络结构以可接受的精度来校准施加力。通过商业精确力传感器(ATI)实时测量的力与通过在两个电极层之间更改层的电容获得的产生的电压映射。最后,嵌入建议的触觉传感器的软机器人抓手被用来掌握具有位置和力反馈信号的物体。
在生物体验系统中,信息的感知,转移和处理依赖于分布的平行神经网络来有效解决复杂而非结构化的现实世界问题。1,2,例如,Tac-Tile感觉与机械信号转换为机械感受器的电信号有关。3然后这些电信号通过神经纤维流动到拟南芥,诱导神经递质的释放和突触后膜的发射,最后将它们传递到大脑中以形成触觉。神经编码和学习是在协作和处理外部信息的过程中进行的。受到生物系统的启发,已经开发出神经形态电子来重建和增强智能功能,4
抽象的人皮肤通过皮下触觉小体之间的协同作用感知外部环境刺激。通过模仿人皮肤的功能,具有多种感测功能的软电子产品在健康监测和人造感觉中具有重要意义。最近十年见证了多模式触觉感应设备和软生物电子学之间前所未有的发展和融合。尽管有这些进展,但传统的柔性电子设备通过将单极传感设备整合在一起,以实现压力,应变,温度和湿度的多模式触觉感应。此策略导致高能消耗,有限的整合和复杂的制造过程。已经提出了各种多模式传感器和无串扰的传感机制来弥合自然感觉系统和人工感知系统之间的差距。在这篇综述中,我们提供了触觉传感机制,集成设计原理,信号耦合策略以及当前用于多模式触觉感知的应用的全面摘要。最后,我们强调了当前的挑战,并提出了未来的观点,以促进多模式触觉感知的发展。
摘要 - 尽管垃圾箱是机器人操纵的关键基准任务,但社区主要集中于将刚性直线物体放置在容器中。我们通过呈现一只软机器人手,结合视力,基于运动的本体感受和软触觉传感器来识别,排序和包装未知物体的流。这种多模式传感方法使我们的软机器人操纵器能够估计物体的大小和刚度,从而使我们能够将“包装好容器”的不定定义的人类概念转化为可实现的指标。我们通过逼真的杂货包装场景证明了这种软机器人系统的有效性,其中任意形状,大小和刚度的物体向下移动传送带,必须智能地放置以避免粉碎精致的物体。将触觉和本体感受反馈与外部视力结合起来,与无传感器基线(少9倍)和仅视觉的基线相比,项目受损的填料操作显着降低(4。少5×)技术,成功地证明了软机器人系统中多种感应方式的整合如何解决复杂的操作应用。
基于感知处理和推理的机制在整个生命周期中经历了实质性变化。如果正确使用,技术可以支持和缓冲仍在发展或衰老的大脑中相对有限的神经认知功能。在过去的十年中,一种新型的数字通信基础架构,即“触觉互联网(TI)”,正在电信,传感器和执行器技术和机器学习的领域中出现。TI的关键目的是通过数字化的多模式感官信号使人类能够体验和与偏远和虚拟环境进行互动,该信号还包括触觉(触觉和动觉)意义。除了应用重点外,这些技术还可以为研究提供新的机会,以利用数字体现的感知和认知机制,以及它们在年龄群体中的不同之处。但是,将有关感知和寿命发展神经认知机制的经验发现和理论转化为工程研究和技术发展的日常实践,存在挑战。一方面,根据Shannon(1949)信息理论,信号传输噪声的能力和效率受信号传递噪声的影响。另一方面,神经递质被假定为调节神经信息处理的信噪比的手段(例如,Servan-Schreiber等人。,1990年),在衰老期间大幅下降。因此,在这里,我们重点介绍了对感知处理和感知推断的神经元增益的控制,以说明开发年龄调整的技术的潜在接口,以使远程或虚拟环境中的知觉和认知相互作用可实现合理的多感觉数字实施例。
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