Лента TH Статьи о науке и технике


Роботизированная рука, управляемая мозгом

∴ 188

В Чикагском университете (University of Chicago) разработан интерфейс мозг-машина, позволяющий парализованным людям мысленно двигать предметы при помощи роборуки — роботизированного манипулятора, усиливающего и преобразовывающего слабые биотоки, посылаемые мозгом.

Устройства, которые переводят мозговую активность в движения курсора компьютера или внешнего манипулятора уже успели зарекомендовать себя. Но в ранних системах зрение выступало только дополнительным инструментом для контроля движения.

Добавление в систему роборуки, предоставляющей кинестетическую информацию о своём движении и положении в пространстве значительно улучшало производительность обезьян, использовавших интерфейс мозг-машина, сообщает журнал The Journal of Neuroscience. Эти исследования помогут улучшить роборуки, что пригодится пациентам с травмами спинного мозга.

«Многие пациенты, лишённые возможности двигаться, сохраняют частичные тактильные ответные реакции, — сказал в интервью Николас Хатсопоулос (Nicholas Hatsopoulos), кандидат наук, доцент кафедры вычислительной неврологии в Чикагском университете. — Это натолкнуло нас на мысль о возможности использовать эту естественную форму обратной связи человеческого тела для управления роботизированными устройствами».

Во время экспериментов обезьяны могли контролировать курсор на экране компьютера практически не двигая манипуляторами, которые переводят активность первичной моторной коры головного мозга в движение курсора. Управление курсором на экране заметно улучшилось, когда на руки обезьян надели рукавообразный роботизированный экзоскелет.

«Мы отметили, что во время пассивного передвижения рук обезьяны роботизированным экзоскелетом управление улучшилось на 40%, — сказал г-н Хатсопоулос. — Это может оказать весьма значительное улучшение на ежедневную жизнь парализованных людей».

Когда человек двигает всей рукой, роботизированный экзоскелет использует систему сенсорных ответных реакций, называемую проприоцепция, чтобы контролировать движение. Например, если человек протягивает руку, чтобы взять чашку с кофе, афферентные (сенсорные) нейроны отправляют информацию в мозг о том, где расположены конечности, куда и как они перемещаются, даже если при этом глаза у человека закрыты.

У больных с полностью поражёнными сенсорными нейронами выполнение основных повседневных задач, таких как, например, ходьба и застёгивание пуговиц, становится исключительно сложным. Пациенты, страдающие параличом нижних конечностей, в начале испытаний интерфейса мозг-машина также сталкивались с трудностями в попытках переместить курсор компьютера, используя только визуальные подсказки. Эти проблемы помогли ученым понять важность проприоцепции ответных реакций, сказал Хатсопоулос.

Улучшения после проприоцептивной обратной связи будут внедрены в последующие поколения устройств с интерфейсом мозг-машина. Уже сейчас учёные разрабатывают различные типы роботизированных экзоскелетов для увеличения естественных возможностей человека.