Человек сможет управлять протезами силой мысли

Человек сможет управлять протезами силой мысли

Ученые из Центра медицинских исследований имени Джонса Хопкинса создали систему, позволяющую силой мысли шевелить пальцами протеза руки.

Учеными проведен эксперимент, который подтвердил потенциальную возможность замещения утраченных функций движения руки вследствие утраты конечности или болезни. Мужчина, который участвовал в эксперименте, имел обе руки. Протез был задействован в качестве байпасного устройства.

«Это первый случай, когда человек может управлять протезом силой мысли без предварительных интенсивных тренировок», – рассказывает старший автор исследования Натан Кроун (Nathan Crone), профессор неврологии Медицинской школы Университета имени Джонса Хопкинса. – «Эта технология оставляет существующие протезы далеко позади. Все использующиеся в настоящее время протезы при хватании двигают всеми пальцами одновременно, как при захвате теннисного мяча».

Для участия в эксперименте пригласили мужчину с эпилепсией, который должен был пройти картирование головного мозга для выявления причин припадков.

Поскольку картирование было произведено по необходимости с помощью хирургически имплантированных электродов, эти контакты и использовались для управления протезом руки.

До подключения протеза исследователи картировали и пометили участки мозга, ответственные за движения каждого пальца, а затем запрограммировали протез.

Сначала нейрохирурги разместили на участке мозга, отвечающем за управление рукой, сетку из 128 электродных датчиков – все они уместились на прямоугольной пленке размером с кредитную карту. Каждый датчик измерял активность участка мозга диаметром 1 миллиметр.

Специально разработанная компьютерная программа позволила зафиксировать, какие области мозга активируются, когда человек двигает отдельными пальцами.

Кроме того, исследователи измерили электрическую активность мозга при тактильных ощущениях. Для этого участнику эксперимента предложили надеть перчатку с маленьким вибрирующим устройством на кончике каждого пальца. Исследователи измеряли электрическую активность мозга, когда палец касался поверхности.

После сбора моторных и сенсорных данных исследователи запрограммировали протез на движение отдельными пальцами при активации соответствующей зоны мозга. Ученые включили протез, соединенный с мозгом пациента с помощью электродов, и попросили мужчину подумать о движении отдельно каждым пальцем. Электрическая активность мозга «заставляла» протез двигать пальцами.

«Электроды для измерения активности позволили нам получить подробную карту участка коры головного мозга и использовать эти данные для более точного пространственного картирования мозга», – рассказал Гай Хотсон (Guy Hotson), один из авторов исследования. – «Эта точность и позволила нам обеспечить контроль каждого пальца в отдельности».

Сначала точность управления составляла 76%. Затем исследователи объединили области управления безымянным пальцем и мизинцем, и точность управления возросла до 88%.

«Области мозга, которые контролируют безымянный палец и мизинец, перекрываются, поэтому большинство людей двигают этими пальцами одновременно», – говорит Кроун. – «Поэтому мы предположили, что одни и те же команды для этих пальцев могут повысить точность управления».

Исследователи отмечают, что для такого управления протезом не требуется предварительных тренировок: весь эксперимент занял менее двух часов.

По словам Кроуна, применение этой технологии станет возможно только через несколько лет, и такие протезы будут стоить очень дорого, учитывая необходимость картирования мозга и индивидуального программирования.

 

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?