Сила мысли в действии!

Специалисты по нейротехнологиям разработали интерфейс мозг-машина, который позволяет мысленно управлять движением роботизированного кресла-коляски.

Исследователи из Медицинской школы Университета Дюка (США), среди которых известный российский биолог Михаил Лебедев, разработали устройство для управления движением коляски с помощью только мысленных команд и успешно испытали его на обезьянах. Результаты работы опубликованы в мартовском номере интернет-журнала Scientific Reports. 

К настоящему времени несколько научных групп в мире разработали интерфейсы мозг-машина для управления протезами, используя активность нейронов коры головного мозга. Однако оставалось неясным, можно ли использовать этот метод для управления инвалидной коляской при ее непрерывном движении в пространстве.

Эксперименты, которые могли бы дать ответ на этот вопрос, биологи из университета Дюка начали еще в 2012 году. Они внедрили двум макакам-резусам сотни тончайших микроволокон в области коры, отвечающие за движения и ощущения. Затем, поместив макак в инвалидные кресла, исследователи демонстрировали им гроздья винограда, заставляя обезьян стремиться к вожделенной цели. Макаки при этом не двигались, так что стремление было исключительно мысленным. Исследователи регистрировали возникающие при этом сигналы от почти 300 нейронов головного мозга. Накопив обширный массив данных, они запрограммировали компьютерную систему – декодер, чтобы перевести сигналы мозга в цифровые команды управления специальным роботизированным креслом-коляской. 

На следующем этапе обезьяны пытались достигнуть цели, мысленно управляя коляской. Они показали хорошую обучаемость, со временем значительно улучшили свою способность к навигации и все более эффективно и быстро добирались до лакомства.

Таким образом экспериментаторам удалось доказать, что активность коры головного мозга можно использовать для управления движением инвалидной коляски и мозг можно этому обучить.

Интересно, что наряду с сигналами мозга, отвечающими за различные типы движения, исследователи неожиданно выявили сигнал, соответствующий оценке расстояния до цели, которого не было в начале эксперимента. Он возник по ходу обучения.

Эта работа имеет огромное значение для людей с тяжелыми формами инвалидности, которые потеряли из-за болезни подвижность и контроль над мышцами. Им подобная технология может вернуть подвижность.

Поскольку оборудование позволяет контролировать до 2000 нейронов, исследователи планируют расширить эксперимент, чтобы добиться повышения правильности и точности устройства для обезьян, прежде чем перейти к разработке его варианта для человека.

По материалам Медицинской школы Университета Дюка