Posted 23 января, 15:12
Published 23 января, 15:12
Modified 23 января, 15:12
Updated 23 января, 15:12
В настоящее время существует несколько проектов, связанных с интерфейсом «мозг-компьютер» (BCI), но BrainGate — один из первых, направленных на восстановление двигательных функций у людей с нейродегенеративными заболеваниями и травмами спинного мозга. Исследователи потратили много времени на клинические испытания устройства, но их последний прорыв не связан с физическими достижениями. Вместо этого последние достижения могут помочь людям с ограниченными возможностями легче использовать сложное программное обеспечение, общаться с близкими, работать удаленно и даже создавать музыку.
Согласно исследованию, опубликованному инженерами BrainGate 20 января в журнале Nature Medicine, человек с параличом нижних конечностей теперь может управлять виртуальным объектом с помощью имплантированного устройства BrainGate BCI. Чтобы продемонстрировать эту способность, пациент управлял виртуальным квадрокоптером, проводя его через обручи на цифровой полосе препятствий, просто думая о том, чтобы пошевелить пальцами одной из рук.
— Это более функциональная система, чем все, что было создано ранее на основе движений пальцев, — сказал Мэтью Уиллси, первый автор исследования и доцент кафедры нейрохирургии и биомедицинской инженерии Мичиганского университета.
Неинвазивная технология BCI уже существует и позволяет пользователям с ограниченными физическими возможностями управлять компьютерным программным обеспечением и видеоиграми, часто полагаясь на сигналы электроэнцефалографии (ЭЭГ). Однако Уиллси и его коллеги отмечают, что эти методы требуют анализа более обширных областей мозга, выходящих за пределы моторной коры. Поэтому инженеры считают, что размещение сверхтонких электродов ближе к реальным нейронам позволяет восстановить более точный контроль над движениями.
— BrainGate BCI принимает сигналы, создаваемые моторной корой головного мозга, которые возникают, когда участник просто пытается пошевелить пальцами, и использует искусственную нейронную сеть для интерпретации намерений, чтобы управлять виртуальными пальцами в симуляции, — сказал Уиллси.
Обновленная система BrainGate BCI анализирует движения руки пользователя по трем направлениям: большой палец, затем указательный и средний пальцы, а затем безымянный и мизинец. Каждое направление также определяется горизонтальными и вертикальными движениями. Чтобы управлять виртуальным квадрокоптером на цифровой полосе препятствий, пользователю BCI нужно лишь думать о том, как перемещать эти группы пальцев, чтобы провести дрон через парящие обручи.
Волонтер, который не может двигать конечностями после травмы спинного мозга, полученной много лет назад, работает с командой Уилси с 2016 года. Но в отличие от некоторых предыдущих испытаний, это было сделано специально для него.
— Симуляция полета на квадрокоптере была выбрана не случайно: участник исследования увлекался полетами. Платформа не только удовлетворяла желание участника полетать, но и демонстрировала управление несколькими пальцами, — добавил Дональд Авансино, соавтор исследования и специалист по информатике из Стэнфордского университета.
Согласно результатам команды, массив BrainGate, подключенный напрямую к двигательным нейронам, обеспечил «шестикратное улучшение» управления квадрокоптером по сравнению с системой ЭЭГ. Эта цифровая точность вскоре может распространиться гораздо дальше, чем управление квадрокоптером, — она может обеспечить более тесную связь между пользователем BCI и его друзьями и близкими.
— Люди, как правило, сосредотачиваются на восстановлении базовых функций — приеме пищи, одевании, передвижении, — и все они важны. Но зачастую другим не менее важным аспектам жизни уделяется недостаточно внимания, например отдыху или общению со сверстниками. Люди хотят играть в игры и общаться с друзьями, — объяснила Джейми Хендерсон, профессор нейрохирургии в Стэнфорде и соавтор исследования.
Хендерсон сказал, что улучшения BCI, продемонстрированные в испытаниях квадрокоптера, имеют и практическое значение: возможность управлять несколькими виртуальными пальцами позволяет использовать «многофакторные схемы управления для самых разных задач», включая работу с программным обеспечением для проектирования и сочинение музыки.
В Китае пройдет забег, в котором будут соревноваться люди и роботы. В полумарафоне, где участвуют 12 тысяч бегунов, роботы бросают вызов человеку. Использование колес запрещено. Подробности — в материале 56orb.