Обезьяны были обучены управлять инвалидной коляской с помощью мысли
Тяжелые случаи паралича, вызванные травмой спинного мозга или заболеваниями типа коркового паралича или приступа, могут лишить человека даже способности моргать. Необычайный прогресс в области вспомогательных технологий дал возможность людям, которые до того находились бы в очень затруднительном положении, жить полной жизнью.
Известный ученый, Стивен Хокинг, - отличный пример. Хокинг, которому был поставлен диагноз «заболевание двигательных нейронов», общается посредством движения в своей щеке. Инфракрасный переключатель, вмонтированный в оправу его очков, распознает движение в щеке и позволяет Хокингу связаться со своим компьютером. Это позволяет ему не только говорить, но и участвовать во многих видах деятельности.
Учеными уже были разработаны инвалидные кресла, которыми можно управлять неинвазивно, например, электроэнцефалография (ЭЭГ). ЭЭГ наблюдает за активностями в мозгу через расположенные на черепе электроды, которые в свою очередь связаны с компьютером.
В попытках обеспечить всем необходимым тех, кто поражен болезнью сильнее всего, исследователи экспериментировали с внутричерепными имплантатами с 2012 года: они надеялись на то, что такие устройства смогут обеспечить более высокое качество управления сигналами.
Картирование мозговой активности
Вначале исследователями было пересажено сотни микрофиламентов толщиной с волосок в премоторную и соматосенсорную кору мозга двух обезьян породы макак-резус.
Ученые тренировали обезьян, пассивно управляя креслом по направлению к их цели, в данном случае, миске винограда.
Они записывали крупномасштабные биотоки мозга приматов, что позволило создать компьютерную систему, которая могла переводить сигналы мозга в цифровые электроприводы. Так управлять движением кресла-коляски стало возможным с помощью силы мысли.
BMI использует сигналы сотни нейронов, записанных одновременно в двух участках мозга, один из которых отвечает за движение, а другой - за восприятие. Так как животные думают о движении по направлению к цели, компьютеры переводят их мозговую активность в воспроизводимое в реальном времени движение инвалидного кресла.
Со временем, с практикой, обезьяны научились управлять инвалидными креслами с помощью одной лишь мысли и были способны приблизиться к миске с виноградом уже с большей скоростью и эффективностью.
Исследователи были способны точно выделить сигналы мозга, которые согласовывались с поступательным и вращательным движениями коляски. Посредством наблюдения за сигналами мозга обезьян также удалось заметить, что они рассчитывали, как далеко им приходилось «путешествовать», чтобы достичь миски с виноградом.
Старший автор исследования, кандидат наук, доктор Мигель Николелис, соуправляющий Центра нейроинженерии при Университете Дьюка, говорит:
«Этот сигнал не был сигналом, присутствующим на начальном этапе обучения обезьян; это был сигнал, появившийся вследствие того, что обезьяны становились искусны в выполнении этого задания. Рост их опытности стал сюрпризом для нас. Это демонстрирует нам, как велика гибкость мозга в усваивании методики работы с каким-либо устройством, в данном случае инвалидной коляской, а также пространственные отношения этого устройства с окружающей средой».
Во время испытаний была измерена активность почти 300 нейронов в мозге каждой обезьяны.
В предыдущих исследованиях с помощью такой же техники лабораторией Николелиса была записана активность до 2,000 нейронов.
На следующем этапе исследователи надеются, что, записывая увеличивающееся количество нейронных сигналов, они будут способны усовершенствовать верность и точность воспроизведения данной техники. После этого, они надеются добиться разрешения на испытание имплантатов на людях.
Похожие статьи
