Парализованная женщина пьёт кофе с помощью механической руки. (Фото авторов исследования.)
Нейрофизиологи сумели наладить связь между нейронами мозга человека и кибернетическим протезом.
Исследователи из Университета Брауна (США) сообщают о крупнейшем успехе, которого им удалось достичь в создании протезов, управляемых мыслью человека. Двое парализованных пожилых людей получили возможность сами, без посторонней помощи выпить кофе: они сделали это с помощью механической руки, которая получала сигналы прямо из человеческого мозга.
Нейрофизиологи довольно давно пытаются создать кибернетические приспособления, которые двигались бы согласно нейронным командам. И периодически появляются сообщения об очередных успехах и переходе к клиническим испытаниям. Правда, как раз на этом, решающем этапе более или менее впечатляющих результатов достигнуть пока не удавалось. А вот в новой статье, опубликованной в журнале Nature, учёные сообщают именно об успешном клиническом испытании «ментально управляемого» протеза. Главная проблема тут, как легко догадаться, в переводе языка нейронных импульсов на электронный машинный. Раньше уже получалось сделать так, чтобы человек силой мысли двигал курсор. Переход от двумерного движения на экране монитора к трёхмерному пространству занял несколько лет: нейронное кодирование движений в 3D-пространстве всё-таки намного сложнее. Кроме того, исследователи хотели воссоздать полноценную конечность, которая не просто двигалась бы вперёд-назад и вправо-влево, но могла бы, например, взять предмет со стола так, чтобы не сломать, и целенаправленно переместить.
Чтобы транслировать нейронные сигналы в механическую руку, был создан чип-имплантат размером 4?4 мм, с 96 тончайшими электродами. Чип размещали на поверхности моторной коры мозга, отвечающей за движения руки; при этом электроды на миллиметр погружались в мозговую ткань. Преобразованием нейронных импульсов в механические команды занимался компьютер. В исследовании участвовали 66-летний мужчина и женщина 58 лет. Инсульт парализовал им конечности и лишил возможности говорить. Мужчине мозговой чип вживили пять месяцев назад, женщине — более пяти лет назад.
Испытуемые в течение 30 секунд должны были коснуться или схватить некий предмет; последнее требовало особенно тщательного контроля над движениями протеза. Разумеется, не все попытки были удачными, но в целом вероятность правильного выполнения задания составляла от 43 до 95 процентов, в зависимости от сложности движений и модели протеза (в эксперименте использовались две модели киберруки). Участники эксперимента сообщили, что они просто старались представить себе движение механической руки как своей собственной, и устройство двигалось согласно их желаниям. (Во избежание недоумения уточним, что разговор с парализованными и немыми участниками эксперимента осуществлялся посредством зрительных сигналов: они взглядом показывали на буквы и слова, которые имели в виду.)
Нет нужды пояснять, сколь большое значение имеет этот результат, какое будущее открывается перед биоинженерией и т. д. Гораздо важнее представлять проблемы, которые учёным нужно решить, чтобы обеспечить этой технологии настоящий триумф. Во-первых, хотя мозговой имплантат и доказал свою способность работать в течение долгого времени (в мозг женщины его вживили пятью с лишним годами ранее), всё равно нужно точно выяснить, как долго он может декодировать сигналы. К любому чужеродному телу наш организм относится настороженно, и не исключено, что мозг медленно, но верно пытается избавиться от чипа. Во-вторых, хорошо бы заменить проводные чипы на беспроводные, которые использовали бы радиосигналы для управления механической рукой. Ну и, наконец, сам алгоритм декодирования требует дальнейшего усовершенствования, чтобы можно было иметь дело с нейронными импульсами любой сложности.
Подготовлено по материалам Университета Брауна.
Загрузка...