Способности двигать конечностью — мало. Но вот тактильные ощущения — уже другое дело.
Команда исследователей из Института медицинских разработок Фейнштейна в Нью-Йорке достигла значительного прогресса в создании систем нейрокомпьютерного взаимодействия. Годами специалисты работали над тем, чтобы научиться считывать активность мозга парализованных пациентов и использовать эти данные для восстановления контроля над телом. Однако само по себе управление движениями решает лишь половину проблемы – без тактильной обратной связи даже простые действия, вроде поднятия чашки, становятся практически невыполнимыми.
Вице-президент по передовым разработкам института Чед Баутон и его коллеги занимаются созданием интерфейсов "мозг-компьютер" не первый год. В 2015 году команда представила систему "нейронного обходного пути": в моторную кору головного мозга пациента имплантировали чип с массивом электродов. Датчик фиксировал нервные импульсы, а специально обученная модель искусственного интеллекта расшифровывала их в намерения совершить то или иное движение. Электрические сигналы позволяли парализованному человеку двигать рукой, просто думая об этом.
За минувшее десятилетие технология существенно эволюционировала. Новейшая разработка получила название "двойной нейронный обход". В дополнение к считыванию сигналов мозга она теперь стимулирует области, отвечающие за осязание. Для реализации проекта специалисты имплантировали пять микрочипов в мозг пациента Кита Томаса, потерявшего подвижность ниже груди после травмы при нырянии. Два электродных массива разместили в моторной коре – увеличенное количество датчиков позволило точнее анализировать планируемые движения. Еще три чипа установили в соматосенсорной области, обрабатывающей тактильные ощущения. Общее число электродов достигло 224.
Искусственный интеллект обучили преобразовывать мозговые сигналы Томаса в управляющие команды. Информация из моторной коры расшифровывается системой и передается на матрицу электродов, закрепленную на шее – она стимулирует спинной мозг. Параллельно работают электродные накладки на предплечье, активирующие мышцы для контроля кисти.
Результаты превзошли ожидания. Если на начальном этапе Томас едва мог приподнять руку над подлокотником инвалидного кресла, то после подключения стимуляции спинного мозга через шейные электроды мышечная сила значительно возросла. Теперь пациент способен самостоятельно дотянуться до лица.
Особую роль здесь играют миниатюрные сенсоры на пальцах и ладонях – они передают данные о давлении и прикосновениях в компьютер, который активирует соответствующие участки соматосенсорной коры. Восстановленная обратная связь позволила пациенту не только ощущать касания, но и использовать эту информацию при выполнении точных действий. Теперь Томас может взять пустую яичную скорлупу, не повредив её хрупкую структуру.
Система позволяет пациенту поднимать чашку и пить из неё, руководствуясь одним лишь мысленным намерением. Примечательно, что даже без подключения к нейронному интерфейсу Томас сохраняет чувствительность в предплечье и запястье. Физиологический механизм этого явления пока остается загадкой – возможно, благодаря нейропластичности мозга формируются новые нервные связи.
Баутон ссылается на эксперименты с животными, где электрическая стимуляция способствовала росту нейронов. Впрочем, в случае с человеком улучшения могут быть связаны и с укреплением уцелевших соединений в месте травмы спинного мозга.
Вице-президент по передовым разработкам института Чед Баутон и его коллеги занимаются созданием интерфейсов "мозг-компьютер" не первый год. В 2015 году команда представила систему "нейронного обходного пути": в моторную кору головного мозга пациента имплантировали чип с массивом электродов. Датчик фиксировал нервные импульсы, а специально обученная модель искусственного интеллекта расшифровывала их в намерения совершить то или иное движение. Электрические сигналы позволяли парализованному человеку двигать рукой, просто думая об этом.
За минувшее десятилетие технология существенно эволюционировала. Новейшая разработка получила название "двойной нейронный обход". В дополнение к считыванию сигналов мозга она теперь стимулирует области, отвечающие за осязание. Для реализации проекта специалисты имплантировали пять микрочипов в мозг пациента Кита Томаса, потерявшего подвижность ниже груди после травмы при нырянии. Два электродных массива разместили в моторной коре – увеличенное количество датчиков позволило точнее анализировать планируемые движения. Еще три чипа установили в соматосенсорной области, обрабатывающей тактильные ощущения. Общее число электродов достигло 224.
Искусственный интеллект обучили преобразовывать мозговые сигналы Томаса в управляющие команды. Информация из моторной коры расшифровывается системой и передается на матрицу электродов, закрепленную на шее – она стимулирует спинной мозг. Параллельно работают электродные накладки на предплечье, активирующие мышцы для контроля кисти.
Система позволяет пациенту поднимать чашку и пить из неё, руководствуясь одним лишь мысленным намерением. Примечательно, что даже без подключения к нейронному интерфейсу Томас сохраняет чувствительность в предплечье и запястье. Физиологический механизм этого явления пока остается загадкой – возможно, благодаря нейропластичности мозга формируются новые нервные связи.
Баутон ссылается на эксперименты с животными, где электрическая стимуляция способствовала росту нейронов. Впрочем, в случае с человеком улучшения могут быть связаны и с укреплением уцелевших соединений в месте травмы спинного мозга.