Исследовательской группе нейрофизиологов из Брауновского университета в американском городе Провиденс удалось создать систему связи между мозгом человека и компьютерным прибором. Ученые сумели подключить сознание двух парализованных пациентов к кибер-руке, которая выполняет простые операции, например, подает чай или кофе.
При этом управление механизмом реализовано не за счет двигательной активности кончиков пальцев или мимических мышц лица, как это делалось в аппаратах предшествующих поколений, а за счет считывания электромагнитных импульсов мозга.
Улыбка женщины
Статья об успехе нейрофизиологов из США опубликована в научном журнале журнале Nature. Издание отмечает, что прорыв в работе исследовательской группы под руководством нейрофизиолога Джона Донохью наметился в последние два года. Вначале исследования проводились на крысах и приматах, а затем технология, получившая название BrainGate, была протестирована на полностью парализованных инвалидах.
«Целью наших исследований является разработка технологии, которая вернет независимость и мобильность людям, которые потеряли ее в результате несчастного случая или паралича, –рассказывает один из участников исследовательской группы, Ли Хохберг из Гарвардской медицинской школы в Бостоне. – Нам еще многое предстоит сделать, однако прогресс в этом деле отразился не только в успешном испытании конечности, но и в улыбке женщины, которая впервые смогла самостоятельно выпить кофе, проведя 15 лет в парализованном состоянии».
Рождение кибер-будущего
Механическая рука, точным движением подающая чашку или разные другие предметы, стала результатом многолетних исследований – и огромного вложения средств. Ученым пришлось пройти долгий путь для создания принципиально новой технологии: от конструирования элементной базы до разработки интерфейса компьютерной программы. На первом этапе Джон Донохью с коллегами создали специальные кремниевые микроэлектроды, вживляющиеся в нервную систему приматов, и собирали информацию о передававшихся по ней сигналам. Накопленные данные позволили «вычислить» группы нейронов, ответственных за движение руки в трехмерном пространстве. Получив своего рода функциональную карту мозга, ученые поставили перед программистами и инженерами задачу преобразовать био-сигналы в машинный код.
На следующем этапе нейрофизиологи подключили к исследованиям двух инвалидов-добровольцев. В мозг людей вживлялись уже опробованные микроэлектроды, а собранная ими информация обрабатывалась специальной программой и передавалась кибер-руке. В результате человек получил возможность управлять механическим манипулятором как собственной конечностью.
Воображение, дающее свободу
Успех эксперимента зависел не только от техники, но и от способностей подопытных управлять своим воображением. Люди должны были продуцировать сигналы достаточно сильные и четкие, чтобы электронная аппаратура могла их распознать. «Я просто представлял себе, что я двигаю рукой, и кибер-рука двигалась туда, куда я хотел», – поделился с журналистами 66-летний мужчина, который не стал разглашать общественности свое имя: в проекте он проходил под псевдонимом Т2.
По словам исследователей, период обучения не занял много времени: уже через несколько дней подопытные научились свободно выполнять даже сложные действия: сжимать механическими пальцами мячик, двигать по экрану курсором мышки, подавать себе кофе и чай.
Впереди еще много работы
Американские исследователи отмечают: полноценное использование кибер-протезов потребует много дополнительных исследований. Определенную проблему представляет «зарастание» электродов соединительной тканью, которая глушит сигнал нейронов. «Мы смогли продвинуться достаточно далеко в своем стремлении вернуть пострадавшим людям возможность делать повседневные дела. Более того, мы были рады тому, что электроды BrainGate, имплантированные в мозг одного из наших пациентов пять лет назад, сохранили достаточную чувствительность для подключения руки», – рассказал Джон Донохью.
