Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Интерфейс головной мозг – компьютер – спинной мозг

Спинномозговые имплантаты сделали из обезьяны аватара

Кирилл Стасевич, Компьюлента

Повреждения спинного мозга грозят параличом, более или менее обширным, и до сих пор нет достаточно эффективного средства, которое позволило бы, например, восстановить подвижность конечностей: приходится полагаться на везение, каждый раз надеясь, что повреждения не слишком серьёзны. Джеймс Кэмерон в своём «Аватаре» придумал своеобразный способ избавления героя от инвалидной коляски, поместив его сознание в аватар – тело инопланетянина.

И это можно было бы считать недостижимой фантастикой, если бы не работа исследователей из Корнеллского и Гарвардского университетов (оба – США), которым удалось сделать нечто похожее для обезьян.

В экспериментах Зива Уильямса (Ziv Williams) и его коллег двум обезьянам вживляли электроды: одной – в головной мозг, другой – в спинной. Обезьяна, у которой электроды были в спинном мозге, служила аватаром; её обработали так, чтобы она утратила контроль над собственным телом. Рука аватара лежала на джойстике, которым можно было двигать по экрану курсор, сам же экран находился перед управляющим животным, у которого электроды были введены в мозг.


Схема опыта: обезьяна-управляющий (вверху) следит за курсором на экране
и пытается двигать его конечностью обезьяны-аватара (внизу).
(Иллюстрация авторов работы.)

Паралич не означает, что двигательные нейроны в мозге перестают работать: индивидуум всё равно представляет какие-то движения, и нервные клетки посылают соответствующие сигналы. Другое дело, что эти сигналы не могут пройти по повреждённому спинному мозгу. Однако можно проложить обходной путь и передать импульсы из мозга на те спинномозговые нейроны, которые лежат после участка повреждения. С обезьянами как раз попытались воссоздать такую ситуацию, только передачу импульса осуществляли между разными особями. Так, по словам учёных, можно было наиболее полно воссоздать картину паралича, когда между головным мозгом и конечностью нет никакого сообщения, – что невозможно при экспериментальном временном параличе.

Для того чтобы передать сигнал от головного мозга, его нужно дешифровать, а потом вручить спинномозговым нейронам. Нейроны коры посылают мышцам множество импульсов, на подробный анализ которых может уйти много времени и сил, но исследователи и не ставили себе целью точно сопоставить нейронный импульс и его кинетический эффект, проявляющийся в том или ином мышечном сокращении. Движение руки аватара происходило не из суммирования элементарных инструкций, а ввиду появления цели, которой нужно достичь благодаря движению.

То есть учёные концентрировались на тех импульсах, которые направляли конечность к определённой цели. Проще говоря, расшифровывали не движение, а намерение.

И им сопутствовал успех: как пишут исследователи в Nature Communications, обезьяна-контролёр смогла двигать рукой обезьяны-аватара и гонять курсор по экрану так, чтобы получить вознаграждение (Shanechi et al., A cortical-spinal prosthesis for targeted limb movement in paralysed primate avatars). Движения происходили в одной плоскости, однако, надо думать, возможность манипуляции конечностью аватара во всех направлениях – это лишь вопрос времени. (Авторы работы, кстати, не скрывают, что вдохновлялись в том числе и известным кинофильмом Кэмерона.) И такие аватары, конечно же, лишь переходный этап: в перспективе эту технологию можно будет реализовать, так сказать, в пределах одного тела, чтобы мозг парализованного человека снова смог управлять его же конечностями.

Стоит также заметить, что это не первая работа по передаче мыслей с помощью нейроэлектронных приспособлений. Почти год назад мы сообщали об экспериментах исследовательской группы Мигеля Николелиса, которому вместе с коллегами удалось наладить сообщение между мозгами двух крыс, причём одна из них выполняла то, о чём думала другая. Среди других известных экспериментов г-на Николелиса и его сотрудников можно упомянуть работу по передаче мысли обезьяны на искусственную руку, чтобы заставить её двигаться. Словом, вышеописанные результаты экспериментов по передаче «мыслей» между головным и спинным мозгом опираются на весьма обширные наработки.

Подготовлено по материалам Корнеллского университета: Think to act: Brain signals move paralyzed limbs.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
20.02.2014

Читать статьи по темам:

интерфейс мозг-компьютер мозг травма Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Будь внимателен на трассе!

Австралийская компания Emotiv разработала систему обеспечения безопасности движения, которая с помощью нейрогарнитуры и датчиков положения головы автоматически замедляет автомобиль при обнаружении признаков невнимательности водителя.

читать

Глюкоза – источник бесперебойного питания

Элементы питания, работающие на глюкозе, можно будет использовать в имплантатах спинного мозга, которые позволят парализованным пациентам снова двигать конечностями.

читать

Виртуальный интерфейс мозг-компьютер: игра в две руки

Новое декодирующее устройство позволяет расшифровывать нейронные сигналы, координирующие работу обеих рук, и управлять с их помощью сразу двумя виртуальными конечностями.

читать

Электронная телепатия

Исследователи из Вашингтонского университета разработали неинвазивный интерфейс, позволяющий через Интернет одному человеку управлять (пока – несложными) движениями другого.

читать

Экзоскелет позволит парализованным людям двигаться с помощью силы мысли

Завершаются клинические испытания экзоскелета MindWalker, который управляется силой мысли парализованного пациента. На рынке это приспособление может появиться в течение ближайших 5 лет.

читать

Крысы-телепаты

По словам ученых, им удалось добиться точности совпадения действий двух животных в 64 процента, что не слишком много, но статистически достоверно отличается от случайности.

читать