Кибер-рука для парализованных

Искусственной рукой можно управлять с помощью мысли

Кирилл Стасевич, Компьюлента

Нейрофизиологи сумели наладить связь между нейронами мозга человека и кибернетическим протезом.

Исследователи из Университета Брауна сообщают о крупнейшем успехе, которого им удалось достичь в создании протезов, управляемых мыслью человека. Двое пожилых людей, которые были парализованными в течение многих лет, получили возможность сами, без посторонней помощи выпить кофе – они сделали это с помощью механической руки, которая получала сигналы прямо из человеческого мозга.

Парализованная женщина пьёт кофе с помощью механической руки (фото авторов статьи).

Нейрофизиологи уже довольно давно пытаются создать кибернетические приспособления, которые двигались бы согласно нейронным командам. И периодически появляются сообщения об очередных успехах и переходе к клиническим испытаниям. Правда, как раз на этом, решающем этапе более-менее впечатляющих результатов достигнуть пока не удавалось. Но в новой статье, опубликованной в Nature (Hochberg et al., Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm) учёные сообщают именно об успешном клиническом испытании «ментально управляемого» протеза. Главная проблема тут, как легко догадаться, в переводе языка нейронных импульсов на электронный машинный. Раньше уже получалось сделать так, чтобы человек силой мысли двигал курсор. Переход от двумерного движения на экране монитора к трёхмерному пространству занял несколько лет: нейронное кодирование движений в трёхмерном пространстве всё-таки намного сложнее. Кроме того, исследователи хотели воссоздать полноценную конечность, которая бы не просто двигалась вперёд-назад и вправо-влево, но которая могла бы, например, взять предмет со стола так, чтобы не сломать, и целенаправленно переместить.

Чтобы транслировать нейронные сигналы в механическую руку, был создан чип-имплантат, размером 4х4 миллиметра и с 96 тончайшими электродами.

Чип размещали на поверхности моторной коры мозга так, отвечающей за движения руки; при этом электроды на миллиметр погружались в мозговую ткань. Преобразованием нейронных импульсов в механические команды занимался компьютер.

В исследовании приняли участие мужчина 66-и лет и женщина 58-и лет. Инсульт парализовал им конечности и лишил возможности говорить. Мужчине мозговой чип вживили пять месяцев назад, женщине – более пяти лет назад.

Участники эксперимента в течение 30 секунд должны были коснуться или схватить некий предмет; последнее требовало особенно тщательного контроля над движениями протеза.

Разумеется, не все попытки заканчивались удачно, но в целом вероятность правильного выполнения задания составляла от 43 до 95 процентов, в зависимости от сложности движений и модели протеза (в эксперименте были использованы две модели кибернетической руки).

Участники эксперимента сообщили, что они просто старались представить себе движение механической руки как своей собственной, и устройство двигалось согласно их желаниям. (Во избежание недоумений уточним, что разговор с парализованными и немыми участниками эксперимента осуществлялся посредством зрительных сигналов: они взглядом показывали на буквы и слова, которые имели в виду).

Нет нужды пояснять, сколь большое значение имеет этот результат, какое будущее открывается в связи с этим перед биоинженерией и т. д. Равно как нет нужды вспомнить про «Робокопа» – его и так поминают всякий раз, когда речь заходит о совмещении человеческого мозга и кибернетического устройства. Гораздо важнее представлять проблемы, который учёным нужно решить для того, чтобы обеспечить этой технологии настоящий триумф. Во-первых, хотя мозговой имплантат и доказал свою способность работать в течение долгого периода времени, всё равно нужно точно выяснить, как долго он может декодировать нейронные сигналы. К любому чужеродному телу наш организм относится настороженно, и не исключено, что мозг медленно, но верно пытается избавиться от чипа. Во-вторых, хорошо бы заменить проводные чипы на беспроводные, которые использовали бы радиосигналы для управления механической рукой. Ну и, наконец, сам алгоритм декодирования требует дальнейшего усовершенствования, чтобы иметь дело с нейронными импульсами любой сложности.

Подготовлено по материалам Университета Брауна: People with paralysis control robotic arms using brain-computer interface.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
17.05.2012