Сила мысли
Группа исследователей из Федеральной политехнической школы Лозанны разработала легкий и портативный экзоскелет руки, которым можно управлять с помощью электромагнитных волн, генерируемых в головном мозге. Аппарат также помогает восстановить хватательную функцию поврежденной руки.
Максимально удобный и портативный экзоскелет руки значительно облегчает выполнение повседневных манипуляций. Он легко крепится к телу с помощью текстильных застежек-липучек в течение нескольких минут. Металлические кабели имитируют сухожилия и идут вдоль тыльной стороны каждого пальца. Ладонь остается свободной, это позволяет максимально приблизить ощущения от работы в экзоскелете к естественным. Провода идут к сумке с силовой установкой и системой управления.
Интерфейс экзоскелета позволяет настроить его под каждого конкретного пациента в зависимости от степени его двигательных нарушений. Аппарат может управляться различными способами: от считывания движений глаз при полных параличах до голосового контроля на основе смартфонов, от остаточной мышечной силы в пораженной конечности до мозговой активности с помощью специальной гарнитуры.
Последний вариант особенно заинтересовал разработчиков. Они наблюдали за мозговой активностью пациентов во время использования экзоскелета. Они обнаружили, что повторение одних и тех же движений сопровождается формированием в головном мозге участков активности, похожих на таковые при движении руками у здоровых людей.
Отделы мозга, контролирующие движения, называются двигательной корой. Она делится на правую и левую. Правая двигательная кора активна при движениях левых конечностей, левая – при движении правых. Это свойство называется контрлатеральным контролем мозга.
При пассивном движении руки при помощи экзоскелета исследователи наблюдали контрлатеральную активность мозга. Но когда испытуемым предлагали мозгом управлять движением прибора, активность наблюдалась со стороны мозга, одноименной руке.
Другими словами, когда испытуемых просили активно думать о перемещении экзоскелета, в процесс вовлекалась та часть мозга, которая отвечает за движения противоположной руки.
Как предполагают разработчики, эта «односторонняя» мозговая активность может быть использована для управления рукой в случае повреждения отдела мозга с противоположной стороны, который в нормальном состоянии должен был отвечать за движение. Очень важно наличие обратной связи, которая обеспечивается восприятием положения руки в пространстве (проприоцепцией).
Экзоскелет был тестирован среди пациентов с двигательными нарушениями, возникшими вследствие инсульта головного мозга или травм спинного мозга. Следующий шаг – усовершенствование аппарата для вспомогательных целей, выполнения бытовых задач, а также использования в качестве инструмента для реабилитации.
Статья Luca Randazzo et al. A Wearable Hand Exoskeleton for Activities of Daily Living and Neurorehabilitation authors опубликована в журнале IEEE Robotics and Automation Letters.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам EPFL News: Feedback enhances brainwave control of a novel hand-exoskeleton.