Парализованные управляют роботом мыслями

Два практически полностью парализованных человека научились управлять роботизированной рукой силой мысли. Они пользуются ею, чтобы доставать и ухватывать предметы. Одна из них, женщина, сумела при помощи этой руки ухватить бутылку с кофе и выпить его через соломинку. Она впервые сама себя обслужила за 15 лет паралича, который разбил ее после инсульта. Об этом в среду сообщили ученые.

"У нее на лице появилась улыбка, которую я и моя исследовательская группа не забудем никогда", - говорит доктор Ли Хохберг (Leigh R. Hochberg) из департамента по делам ветеранов, ставшая  автором доклада об этом достижении.

Доклад, который опубликовал в интернете журнал Nature, стал первым документальным доказательством того, что люди с серьезными травмами головного мозга могут весьма эффективно управлять ручным протезом, пользуясь крошечными мозговыми имплантантами, которые передают нейронные сигналы в компьютер.

Ученые уже давно прогнозируют, что такая связь между мозгом и компьютером в один прекрасный день позволит людям с повреждениями головного и спинного мозга жить более самостоятельно. Ранее ученые доказали, что человек силой мысли может перемещать компьютерный курсор, а обезьяна способна манипулировать роботизированной рукой.

По словам экспертов, пока нет технологий, позволяющих использовать эти устройства за пределами лабораторий. Однако новое исследование является  важным шагом вперед, наглядно свидетельствующим о том, что до создания управляемых мозгом протезов не так уж и далеко.

"Это эффектный результат, причем во многих отношениях, - говорит ученый- невролог из Монреальского университета Джон Каласка (John Kalaska), который в этих исследованиях не участвовал. - Это действительно вполне логичный очередной шаг в развитии данной технологии. Это та работа, которую надо было сделать, и это новое подтверждение того, что используя такой подход, вполне реально дать парализованным людям определенную степень самостоятельности".

У участвующих в исследовании людей, а это 58-летняя женщина и 66-летний мужчина, паралич четырёх конечностей. Эти люди не могут пользоваться ими из-за инсульта, от которого они пострадали много лет назад.

У каждого имеется миниатюрный датчик размером с маленькую таблетку, введенный под черепную коробку в двигательную область коры головного мозга, которая активизируется, когда люди двигают руками или ногами. Они научились манипулировать роботизированной рукой, смонтированной на высоте плеча на находящейся рядом с ними опоре, когда наблюдали, как ученые двигают рукой, и воображали, что это они ею управляют.

Датчик - это кремниевый чип с 96 крошечными электродами, подсоединенными к участку нейронов. Он через провода передает с нейронов на компьютер типичные сигналы о таких воображаемых движениях. Компьютер эти сигналы записывает, а затем переводит их в электронные команды. Налево, теперь вниз, теперь направо.

Немного потренировавшись, участники эксперимента научились управлять рукой. Мужчина впервые за три года сумел воспользоваться конечностью, а для женщины это был первый раз за 15 лет. Оба научились двигать роботизированной рукой и кистью достаточно умело, и теперь поднимают и хватают предметы из пенопласта.

"Это было обнадеживающее зрелище, когда через 15 лет после отключения мозга от конечностей, он все же оказался в состоянии проявлять нейронную активность, необходимую для обеспечения движений", - заявил во вторник на видеоконференции нейробиолог из университета Брауна и ведущий автор исследования Джон Донохью (John P. Donoghue).

Среди соавторов были доктор Хохберг, которая также работает в университете Брауна и в главном госпитале Массачусетса, и Патрик ван дер Смагт (Patrick van der Smagt) из немецкого Института робототехники и механотроники.

Ученым предстоит еще преодолеть массу препятствий, прежде чем эту технику можно будет использовать в реальном мире, говорят специалисты. Используемое в исследованиях оборудование чрезвычайно громоздкое, а движения робота пока грубые и неточные. Кроме того, кремниевые имплантанты со временем ломаются (хотя у участвующей в экспериментах женщины он стоит уже более пяти лет и по-прежнему работает).

Никто пока не представил эффективную беспроводную систему управления, никто не смог создать систему, с помощью которой можно будет полностью отказаться от робототехники, передавая сигналы из мозга напрямую в мышцы, чтобы человек имел возможность совершать сложные движения.

В статье по поводу исследования Эндрю Джексон (Andrew Jackson) из Института нейробиологии при университете Ньюкасла написал, что самым большим препятствием может стать финансовая составляющая. "Пока неясно, станет ли коммерчески приемлемой та нейронно-интерфейсная система, которой смогут практически пользоваться пациенты с разнообразными клиническими потребностями".

Но все соглашаются с тем, что новое исследование - а также выражение лица парализованной женщины, которая сумела самостоятельно сделать глоток кофе - даст ученым дополнительный стимул и уверенность, чтобы решить эти проблемы.

Конечная цель, говорит доктор Донохью, это разработка такой системы, которая будет настолько эффективной и аккуратной, что люди с травмами головного мозга "смогут взаимодействовать с окружающей средой, и при этом никто не будет знать, что они пользуются мозго-машинным интерфейсом".