Обезьяна контролирует виртуальные конечности своим умом

Видео: обезьяна управляет виртуальной рукой только с помощью разума, испытывая при этом «текстуру» виртуальных дисков (Katie Zhuang)

Когда дело доходит до ручных протезов, то вы, конечно, не превзойдете Люка Скайуокера из известных пяти эпизодов «Империя наносит ответный удар» киносаги «Звездные войны». И не только в том, как роботизированная концовка позволяет ему с большой ловкостью владеть световым мечом, а что даже каждый из его пальцев чувствует все движения и прикосновения.

Хотя реальные, контролируемые мозгом протезы, которые позволяют человеку, скажем, взять в руки карандаш, продолжают совершенствоваться для инвалидов, создание конечностей, которые действительно испытывали бы настоящие ощущения при прикосновении, остается проблемным. И вот теперь путем имплантации электродов в обе зоны мозга – моторную и сенсорную, позволяет исследователям создать виртуальный ручной протез, которым обезьяна управляет только с помощью своего сознания, и позволяет ей чувствовать виртуальную текстуру.

Нейробиолог Мигель Николелис из Университета Дьюка в Дареме, Северная Каролина, чья группа занимается разработкой так называемых мозг-машинных интерфейсов, говорит, что одним из подводных камней этих систем является то, что «никто не может замкнуть круг» в управлении конечностью и ощущением физического соприкосновения. Поэтому он вместе со своей группой исследователей решили создать интерфейс типа «мозг-машина-мозг» с помощью виртуальной системы.

Исследователи вживили два набора крошечных электродов в мозг обезьяны: один в моторный центр управления, другой в часть соматосенсорной коры, где обрабатываются ощущение физического контакта от левой руки. С помощью первого набора электродов, обезьяны могли контролировать виртуальную обезьянью руку на экране компьютера и проводить рукой по виртуальным дискам с разной «текстурой». Между тем, второй набор электродов подавал серию электрических импульсов в сенсорный центр их мозга. Низкая частота импульсов означала грубую текстуру, а высокая – тонкую приятную текстуру (см. выше видео), и обезьяны быстро учились замечать разницу.

Исследователи обнаружили, что, давая обезьяне подкрепление, когда она правильно определяла текстуру, это заняло всего лишь четыре учебные сессии для животных, чтобы стабильно различать текстуру друг от друга, даже когда исследователи переключали на экране порядок размещения визуально идентичных дисков. Затем исследователи вживили электроды в сенсорную область, которая получала тактильные ощущения от ноги другой обезьяны – эта обезьяна также имела виртуальную конечность – в этом случае, ногу – и управляла ею как своей собственной, используя ее, чтобы правильно определить текстуру. Об этом авторы сообщили в журнале Nature.

Хотя все обезьяны были взрослыми, их двигательные и сенсорные регионы мозга являются удивительно пластичными, говорит Николелис: сочетание наблюдения за концовкой, которую они контролируют, и ощущение физического соприкосновения заставляет их думать, что виртуальная концовка является их собственной «в течение нескольких минут». «Мозг», говорит Николелис, «создает шестое чувство».

«Это определенно важный шаг в разработке мозг-компьютерных интерфейсов», говорит нейробиолог Слиман Бенсмайя из Чикагского университета, который занимается разработкой сенсорных систем обратной связи человеческих протезов. В настоящее время разрабатывается слишком много роботизированных конечностей, но даже самые совершенные из них, говорит он, не способны ощущать прикосновение. Даже такие повседневные движения, как поднятие чашки требует большой концентрации усилий, чтобы не выронить или не раздавить ее. Новая работа является лишь первым шагом, говорит он. Биологическая настоящая рука получает бесчисленное количество входной информации не только о текстуре, но и о температуре и положение в пространстве.

Николелис говорит, что его группа в настоящее время работает над более тонкой настройкой сенсорной обратной связи, а также изучает возможности связи мозга и компьютера беспроводным способом. После многих лет работы над мозг-компьютерным интерфейсом, он говорит, что «мы уже очень близки к тому, чтобы быть клинически полезными» для парализованных пациентов, и не только в лаборатории, но и для врачей тоже.

Источник: news.sciencemag.org

Поделиться с друзьями:

Также интересно:


Вы можете следить за обсуждением этой записи с помощью RSS 2.0. Вы можете оставить комментарий, или trackback с вашего сайта.
Один комментарий
  1. Рыжий пишет:

    Кажется весьма перспективна и полезна технология, особенно для инвалидов, для улучшения их жизни. Но необходимо еще работать в этом направлении

Оставить комментарий