Мозговые имплантаты – прорыв в области нейропротезирования

Автор: Anonymous (не проверено) / Дата: пт, 12/01/2017 - 20:19 /

Ученые разработали вживляемый в мозг имплантат, позволяющий мозгу управлять виртуальными объектами. Благодаря вживленному в мозг обезьяны имплантату они могут «почувствовать» виртуальные объекты. Тестирование технологи по созданию двустороннего интерфейса, мозг-компьютер-мозг, на парализованных людях планируется провести в течение ближайших трех лет.

Имплантаты позволили подопытным приматам управлять компьютерным курсором и ковшом  робота-манипулятора с высокой точностью. Две макаки с имплантатами были научены управлять виртуальной рукой на экране компьютера и "захватывать" этой рукойобъекты.
Обезьяны видели на компьютерном мониторе три одинаковых объекта, над которыми они проводили виртуальной рукой, выбирая тот, который вызывал у них определенные ощущения. Управление осуществлялось электродами, вживленными в моторную кору - часть мозга, отвечающую за управление движениями. Активность нейронов в моторной коре фиксировалась, в тот момент, когда обезьяны управляли виртуальной рукой при помощи джойстика. Таким способом компьютер по активности мозга изучает где «лево, право, вперед, назад». Затем джойстик забирали, а обезьян стали обучать управлять виртуальной рукой уже своими мыслями.

Ощущение, подтверждающее правильный объект, вызывалось электрической стимуляцией мозга. Для этого электроды обратной связи вживлены в соматосенсорную кору - часть мозга, ответственную за чувство прикосновения. Как только виртуальная рука проходила над верным объектом, совершалась стимуляция соматосенсорной коры. После выбора правильного объекта, обезьяна получала что-нибудь вкусное. Одна подопытная обезьяна продемонстрировала улучшение после девяти повторений, другая - после четырех. После усвоения, приматы правильно выбирали объект в девяти случаях из десяти. Это подтверждает, что они “чувствуют” верный объект уже без стимуляции.Непонятно, что при этом чувствуют животные, но, создается впечатление, что ученым удалось создать прямую связь между виртуальным объектом на мониторе и головным мозгомподопытных.

Эксперимент осложнялся сложностью управления двумя сигналами - из моторной коры и в соматосенсорную кору. Эти две области в головном мозге расположены очень близко, поэтому стимуляция соматосенсорной коры могла давать утечку в моторную кору, нарушая, таким образом, управление виртуальной рукой.Эту трудность удалось преодолеть, чередуя запись информации и стимуляцию каждые 50 миллисекунд. Понятное дело, что в норме мозг с такой периодичностью не переключается из одного режима в другой. Но то, что обезьяны все же сумели выполнить задачу, говорит о том, что данная технология успешно работает.

Сейчас исследовательские лаборатории работают над созданием протезов с сенсорными функциями обратной связи.Дать роботизированным протезам обратную сенсорную связь – было бы огромным прорывом в науке и позволило бы помочь многим людям с ограниченными возможностями. Двусторонняя связь мозг-компьютер-мозг прямо к двигательным и сенсорным центрам мозга могла бы сделать обратную связь реальной.

Воодушевленные успехом с приматами, ученые готовы и дальше работать над этой проблемой, чтобы поднять нейропротезирование на более высокий уровень сложности.Ученые из мировых исследовательских центров по нейропротезированию работают над реализацией проекта “Ходить Снова”. Они хотят ни больше ни меньше, а "возобновить полную подвижность тяжело парализованных пациентов".Планируется это сделать с помощью экзоскелета. Костюма, в котором пациент будет двигаться по своему желанию. Как и в исследовании, электроды будут имплантированы в двигательные и сенсорные центры мозга. Поэтому человек сможет управлять своим движением. Но, макакам, чтобы управлять своими виртуальными рукамихватило несколько сотен нейронов. Человеческому мозгу,для осуществления точных движений,требуется записи сигналов нескольких тысяч клеток. Это задача, которую нужно преодолеть, прежде чем люди смогут надеть экзоскелет и двигаться в нем.

Вообще работающие мозговые чипы –это уже торжество науки. Прогнозируется, что центр обработки сигналов будет иметь небольшие размеры, чтобы пациент носил его на поясе. Блок обработки сигналов будет превращать сигналы активностимозга в цифровые сигналы. Эти цифровые сигналы и будут собственно управлять экзоскелетом. Сенсоры силы и натяженияэкзоскелета, будут подавать сигналы о положении телаобратно в мозг. Для освоения экзоскелетапотребуется несколько недель, после чего пациенты будут чувствовать и управлять экзоскелетом, как своим телом.

Нейрокомпьютерная техника и искусственный интеллект

Читайте также: