Биологи научили инвалидов управлять кибер-рукой при помощи силы мысли

16 мая 2012 года

Американские нейрофизиологи разработали и испытали специальную систему связи между мозгом и компьютером, которая позволила двум парализованным людям при помощи силы мысли управлять новой, отдельной от тела конечностью - кибер-рукой, пить при ее помощи кофе из бутылки или использовать соединение с компьютером для перемещения курсора мыши по экрану, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

За последние два года ученые существенно продвинулись в разработке кибернетических протезов. На сегодняшний день существует несколько технологий, позволяющих паралитикам и инвалидам управлять движением механических манипуляторов при помощи силы мысли. Одни из них были успешно испытаны на крысах, приматах и прочих животных, другие - находятся на стадии клинических испытаний.

МИССИЯ ВЫПОЛНИМА

Группа нейрофизиологов под руководством Джона Донохью (John Donoghue) из Брауновского университета в городе Провиденс (США) успешно завершила испытания одной из таких технологий под названием BrainGate, позволившей двум инвалидам-паралитикам двигать кибернетической рукой как своей собственной.

"Целью наших исследований является разработка технологии, которая вернет независимость и мобильность людям, которые потеряли ее в результате несчастного случая или паралича. Нам еще многое предстоит сделать, однако прогресс в этом деле отразился не только в успешном испытании конечности, но и в улыбке женщины, которая впервые смогла самостоятельно выпить кофе за 15 лет паралича", - пояснил один из участников группы Ли Хохберг (Leigh Hochberg) из Гарвардской медицинской школы в Бостоне (США).

Как отмечают авторы статьи, механическая рука и управляющий ей интерфейс между мозгом и компьютером являются плодом долгих лет исследований. Сначала Донохью и его коллеги разработали специальные кремниевые микроэлектроды, научились интегрировать их в нервную систему приматов и получили информацию о том, какие нервные клетки мозга включаются при движении руки в трехмерном пространстве и при исполнении различных действий.

Затем ученые подключили к проекту двух добровольцев-паралитиков, потерявших способность двигать всеми конечностями в результате инсульта мозгового ствола - точки соединения спинного и головного мозга. Исследователи вставили в центр движения мозга добровольцев разработанные ранее электроды, подключили к ним механическую руку и провели аналогичные эксперименты.

РОЖДЕНИЕ КИБЕР-КОНЕЧНОСТИ

После калибровки руки и интерфейса их подопечные научились свободно двигать механической рукой при помощи силы мысли, представляя, что они двигают своей рукой или сжимают кулак. Через несколько дней тренировок инвалиды смогли исполнять даже сложные действия - в частности, находить и сжимать шарики из пеностирола, двигать курсором на экране компьютера и пить кофе из бутылки.

"Я просто представлял себе, что я двигаю рукой и кибер-рука двигалась туда, куда я хотел", - пояснил один из добровольцев, 66 летний мужчина с кодовым именем "Т2".

По словам исследователей, полноценное применение таких устройств и интерфейса между мозгом и компьютером потребует много лет дополнительных исследований. В частности, предстоит решить проблему "зарастания" электродов соединительной тканью и усовершенствовать механическое устройство кибер-конечностей.

"Мы смогли продвинуться достаточно далеко в деле возврата возможности делать повседневные дела - выпить чашку кофе, тем людям, которые потеряли способность двигать конечностями. Более того, мы были рады тому, что электроды BrainGate, имплантированные в мозг одного из наших пациентов пять лет назад, сохранили достаточную чувствительность для подключения руки", - заключает Донохью.