Осязание для виртуальных конечностей
Биологи научили обезьян управлять виртуальной рукой силой мысли
РИА Новости
Американские биологи подключили виртуальную руку к мозгу обезьян и научили их осязать предметы в киберпространстве, что поможет медикам разработать полноценные искусственные конечности в ближайшем будущем, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature (O’Doherty et al., Active tactile exploration using a brain–machine–brain interface; короткий пересказ очередной статьи этой группы ученых опубликован на БиБиСи: Monkeys' brain waves offer paraplegics hope – ВМ).
«Наше изобретение открывает новый класс «прослоек» между мозгом и компьютером – нейрокомпьютерных интерфейсов, которые позволяют обмениваться сигналами в обе стороны – из мозга в машину и обратно. В нашем эксперименте мозг напрямую управляет виртуальным телом, которое в свою очередь передает в другой отдел мозга электрические сигналы осязания», – объяснил руководитель группы ученых Мигель Николелис (Miguel Nicolelis) из университета Дьюка в городе Дюрем (США), который уже больше десяти лет занимается этой проблемой.
Николелис и его коллеги, в том числе выходец из России Михаил Лебедев, встроили в мозг двух макак-резусов множество сверхтонких электродов. Несколько сотен искусственных нервных окончаний было подключено к двигательному центру мозга этих приматов, и несколько тысяч других «кибернейронов» – к центру осязания.
Ученые подключили электроды к компьютеру, который обрабатывал и исполнял сигналы движения и передавал в центр осязания тактильные ощущения, которые испытывала виртуальная рука примата.
Затем ученые научили макак двигать курсором или виртуальной рукой по экрану компьютера. В ходе первых экспериментов обезьяны могли пользоваться джойстиками, которые были отключены через несколько раундов игры.
Когда обезьяна двигала «руку» или курсор в правильном направлении или «дотрагивалась» до нужного предмета, она получала стакан фруктового сока. Количество объектов, устройство их «поверхности» и правильная последовательность прикосновений постоянно менялась.
Макаки довольно быстро научились двигать своей новой «конечностью» – первая обезьяна освоила этот навык за девять попыток, а вторая – за четыре раунда игры. После нескольких успешных попыток обезьяны запомнили «выигрышный» тип поверхности и всегда выбирали кибер-предметы с такой поверхностью.
«Мы в первый раз наблюдали за тем, как мозг управляет виртуальной конечностью и получает обратные сигналы. Взаимодействие между мозгом и телом-«аватарой» происходило независимо от настоящего тела обезьяны, так как животное не двигало своими реальными руками и кистями, и не дотрагивалось кожей до предметов. По сути, мы создали новый сенсорный канал, который мозг использовал для обработки информации, которая была недоступна через традиционные «окна» в реальный мир», – сказал Николелис.
Ученые полагают, что их технология поможет создать искусственные конечности с обратной связью, а также восстановить подвижность и тактильную чувствительность людей, у которых тем или иным образом поврежден спинной мозг.
«В ближайшем будущем люди с параличом конечностей смогут не только двигать руки и ноги при помощи подобных технологий, но и чувствовать форму и строение вещей, к которым они будут прикасаться и по которым они будут ступать», – заключает ученый.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
06.10.2011