Главная Наука
Нейроинтерфейс: как заставить протезы чувствовать
Не так давно группа нейрофизиологов из Университета Женевы сообщила о создании двустороннего нейроинтерфейса, который работает, правда, пока что только на мышах. Что такое нейроинтерфейс, что сделали в Женеве, и почему это настолько важно?

Нейроинтерфейс: как заставить протезы чувствовать

Однажды парализованная пациентка смогла сама себя напоить, но ученый мир шагнул дальше
Фото из архива Медицинского центра Питтсбургского университета (UPMC)
Не так давно группа нейрофизиологов из Университета Женевы сообщила о создании двустороннего нейроинтерфейса, который работает, правда, пока что только на мышах. Что такое нейроинтерфейс, что сделали в Женеве, и почему это настолько важно?

Парализованная пациентка смогла сама себя напоить

Алексей Паевский

Алексей Паевский

Когда в заголовках мы читаем «ученые научили человека управлять чем-то силой мысли», речь, вероятнее всего, идет именно о нейроинтерфейсах. Чаще всего речь идет о вживленных в мозг электродах, которые напрямую считывают электрическую активность нейронов.

Каждому движению нашей руки или ноги, просто мысли о перемещении в пространстве соответствует определенный паттерн активности. Интерфейс ее считывает и строит библиотеку паттернов, после чего «обученный» компьютер может сам управлять искусственной рукой, ногой, своим аватаром в виртуальной среде…

Прорыв в нейроинтерфейсах наметился с 2012 года, когда полностью парализованная пациентка с вживленными 96 электродами на «чипе» размером 5×5 миллиметра сумела натренировать интерфейс «мозг-компьютер» так, что при помощи управляемой им роботической руки смогла сама себя напоить.

Изъян: сигнал идет в одну сторону

С тех пор развитие этой области прикладной нейрофизиологии идет семимильными шагами. Среди главных достижений 2016 года – научение искусственной руки шевелить отдельными пальцами силой мысли (это, правда, очень сложная задача), обучение двух макак управлять силой мысли роботическими тележками…

Но у всех этих достижений есть один изъян: сигнал идет в одну сторону. Вы можете взять стакан с чаем, но не почувствуете, горячий он или холодный. Закрыв глаза, вы не сможете понять, где находится ваша рука (это чувство называется проприоцепцией). Поэтому активно ведутся работы и по обратной связи.

Уже были успехи в экспериментах на людях – электрические сигналы от датчиков на протезе шли либо в остатки периферических нервов, либо напрямую в соматосенсорную кору мозга. Уже понемногу учатся отличать шершавое от гладкого, горячее от холодного, твердое от мягкого.

В будущем технология позволит ощущать прикосновения к протезу

Новый шаг на этом пути сделали швейцарские нейроинженеры. Исследователи использовали неинвазивную технологию двухфотонной микроскопии для считывания активности сотен нейронов с клеточным разрешением. Авторы хотели проверить, смогут ли мыши научиться контролировать нейропротез, используя только искусственную сенсорную обратную связь.

Используя методы нейровизуализации в моторной коре, они узнавали, когда в мозге мыши активировались определенные нейроны, и пропорционально степени их активности стимулировали нейроны в сенсорной коре. За каждую превышающую порог активацию грызун получил вознаграждение. Так, уже после 20 минут обучения он был способен чаще вызывать нужную активность нейронов.

Ученые сделали вывод: искусственное ощущение не только воспринято мозгом, но и успешно интегрировано в качестве обратной связи движения протеза. Видимо, двусторонняя связь вовлекает основополагающие мозговые функции – поэтому обучение прошло так быстро.

Чувствовать положение тела – естественно и, возможно, это ощущение порождается базовыми нейронными цепями. В будущем эта технология позволит ощущать прикосновения к протезу и чувствовать силу сжатия объектов. Будем ждать новых работ.

Лучшие материалы
Друзья, Правмир уже много лет вместе с вами. Вся наша команда живет общим делом и призванием - служение людям и возможность сделать мир вокруг добрее и милосерднее!
Такое важное и большое дело можно делать только вместе. Поэтому «Правмир» просит вас о поддержке. Например, 50 рублей в месяц это много или мало? Чашка кофе? Это не так много для семейного бюджета, но это значительная сумма для Правмира.