Рука, управляемая силой мысли, даст надежду парализованным людям

Ученые, получающие финансирование из Пентагона, недавно объявили о создании руки-робота, которая является самым совершенным из когда-либо созданных протезов, управляемых ментально

Протез, приводимый в действие силой мысли, – это настоящий прорыв, как сообщила команда невропатологов и биоинженеров в журнале The Lancet. В ходе дальнейших исследований «люди с продолжительным параличом смогут восстановить свои естественные и интуитивные командные сигналы, отвечающие за расположение кисти, ориентацию и захват, что позволит им выполнять действия, необходимые для ежедневной жизни», сказали они. 

Исследователи долго разрабатывали интерфейс управляемой мозгом машины, с помощью которого имплантаты распознают электрические сигналы в тех частях мозга, которые связаны с движением. Эти сигналы затем зашифровываются в машинный код, который отдает приказания искусственной конечности, и та приходит в движение.

В новой работе значительно улучшен код или алгоритм, с помощью которого первый сигнал зашифровывается во второй, утверждают исследователи.

«Одной из самых больших проблем всегда являлось то, как перевести мозговые сигналы, отдающие конечности приказ двигаться, в компьютерные сигналы, которые смогут достоверно и точно управлять автоматизированным протезом», – сказал специалист в области нейробиологии Эндрю Шварц.

«Большинство ментально управляемых протезов достигали этого с помощью алгоритма, который работает на основе сложной «библиотеки» связей между мозгом и компьютером, – сказал он. – Однако здесь мы использовали абсолютно другой подход, использовав основанный на модели компьютерный алгоритм, который очень точно подражает тому, как не пострадавший мозг управляет движением конечностей. Результатом явилась эта рука-протез, которой можно двигать намного более точно и естественно, чем это было возможно раньше».

Команда ученых, которая находится в Университете Питтсбурга в Пенсильвании, внедрила две микроэлектродных матрицы в левую двигательную зону коры головного мозга 52-летней женщины.

Эта женщина парализована ниже шеи и не может двигать руками и ногами из-за состояния, называющегося «спиноцеребеллярная дегенерация сетчатки». Спустя две недели после операции был подключен протез, и женщина прошла 14-недельное обучение, однако уже во второй день она смогла пошевелить конечностью силой мысли. Целью обучения являлось приобретение навыков по девяти заданиям, таким как захват и перемещение маленьких предметов, складывание конусов и толкание шара таким образом, чтобы он катился от разматывающейся катушки провода. В конце женщина выполнила задачи с показателем успешности до 91,6% и более чем на 30 секунд быстрее, чем в начале испытания. Исследователи заявили, что они были уверены в своем успехе, так как провели всесторонние оценочные испытания, чтобы определить подлинные изменения и исключить удачное стечение обстоятельств или неподтвержденную информацию.

Следующие шаги, вероятно, будут состоять в том, что роботизированная конечность будет включать в себя датчики, сообщающие пациенту, горячей, холодной, грубой или гладкой является поверхность, а также будет использовать Wi-Fi, а не провода, чтобы соединить череп пациента и протез.

В октябре 2011 команда ученых в Университете Дьюка в Северной Каролине сообщила, что удалось внедрить электроды в мозг обезьян, что позволило животным ощущать текстуру виртуального объекта.

Один из спонсоров последнего исследования – Управление перспективных исследований и разработок министерства обороны (DARPA), филиал американского министерства обороны, которое изучает технологии будущего с потенциальным военным применением, включая использование данного устройства ранеными ветеранами.