Американские нейрохирурги и инженеры сделали ещё один важный шаг на пути облегчения жизни парализованных людей. Созданный ими чип и интерфейс мозг-компьютер помогли женщине, тело которой обездвижено на протяжении последних 15 лет, заставить роботизированную руку выполнить определённое действие одной лишь силой мысли.
Ранее подобные эксперименты проводились только на обезьянах. Теперь, наконец, дело дошло до испытаний мозговых имплантатов на человеке. И, надо признать, выглядит подобное взаимодействие человека и компьютера впечатляюще.
В опытах исследователей из университета Брауна приняли участие двое человек — Кэти (Cathy) и Боб (Bob). Оба пациента-добровольца пережили инсульт, потеряли способность управлять всеми конечностями и говорить, пишут учёные в статье, вышедшей в журнале Nature .
Чтобы вернуть им способность манипулировать объектами при помощи специальной роботизированной руки, нейрохирурги вживили в двигательную кору их головного мозга маленькие записывающие устройства, которые обладали сотней электродов толщиной с человеческий волос. Имплантированные чипы записывали нейронную активность, которую компьютер воспринимал, как намерение произвести то или иное движение.
В видеоролике ниже вы увидите испытание новинки, проведённое в апреле 2012 года. Неспособная к самостоятельным передвижениям женщина при помощи одних мыслей направляет роборуку к бутылке с кофе, берёт её и затем отправляет её ко рту. Отметим, что пациентка Кэти была парализована 15 лет назад, устройство было внедрено в её мозг в 2005 году. Видно, как женщина пьёт напиток через соломинку, после чего отодвигает руку и улыбается.
"Мы никогда не забудем эту улыбку", — рассказывает нейроинженер Ли Хохберг (Leigh Hochberg).
Данное достижение является частью клинических испытаний, проводимых в рамках программы BrainGate2 (дословно "Ворота в мозг 2"). Руководит проектом Джон Донохью (John Donoghue), директор Института науки о мозге университета Брауна (Brown Institute for Brain Science).
Ранее та же команда учёных рассказала об испытаниях, в ходе которых двое добровольцев научились управлять при помощи мыслей курсором на экране компьютера.
"Переход от этого двумерного управления к движениям, которые заставляют роботизированную руку дотянуться до объекта, взять его и направить в трёхмерном пространстве далее – это большой шаг вперёд для нас", — комментирует результаты работы Донохью.
Интерфейс мозг-компьютер должен преобразовать нейронные сигналы в мозге пациента в цифровые команды для робототехнического устройства, которое должно в точности воспроизвести задуманное человеком действие. Чем сложнее движение, тем сложнее обработка. По этой причине нейрохирурги активно сотрудничают с экспертами-робототехниками и компьютерными специалистами. Кстати, оба добровольца манипулировали предметами при помощи роборук компаний DEKA и DLR.
В ходе испытаний Кэти и Бобу было дано задание за 30 секунд взять при помощи роборуки мячики из пенопласта. Кэти, используя устройство компании DEKA, достигла цели в 46% попыток, а DLR – в 21%. Боб, который пережил инсульт в 2006 году и заполучил имплантат пять месяцев назад, справился с заданием при помощи роборуки DEKA в 62% случаев.
Учёные очень довольны результатом. Он показывает, что люди, парализованные на протяжении нескольких лет, всё ещё могут в некотором роде восстановить активность, помогать себе сами.
Впрочем, прежде чем подобные системы смогут массово облегчить жизнь инвалидов, пройдёт ещё немало времени. "Пока ещё движения очень медленные и неточные, нам необходимо улучшить декодирующие алгоритмы", — полагает Донохью.
Тем временем продолжаются испытания на безопасность. На данный момент семь человек получили мозговые чипы, и учёные пока не зарегистрировали никаких серьёзных побочных эффектов или отрицательного воздействия устройств на человека. Исследователи надеются довести группу испытателей до 15 человек. Их интересуют пациенты после инсульта, пострадавшие в ходе нейродегенеративных заболеваний, с повреждённым спинным мозгом.
В будущем разработчики надеются, что им также удастся создать беспроводную систему, которая позволила бы избавиться от проводков, которые сейчас должны быть закреплены на черепе человека. Кроме того, учёные уверены, что рано или поздно удастся подсоединить к системе не роботизированную конечность, а мышцы самого пациента, чтобы он смог управлять своими собственными руками и ногами.
