Обезьяны освоили движения сразу двумя виртуальными руками

После нескольких тренировок обезьяны начали воспринимать виртуальные руки как часть своего тела

После нескольких тренировок обезьяны начали воспринимать виртуальные руки как часть своего тела
(иллюстрация Duke Center for Neuroengineering).

Новый интерфейс позволяет контролировать сразу несколько конечностей одновременно

Новый интерфейс позволяет контролировать сразу несколько конечностей одновременно
(иллюстрация Duke Center for Neuroengineering).

После нескольких тренировок обезьяны начали воспринимать виртуальные руки как часть своего тела
Новый интерфейс позволяет контролировать сразу несколько конечностей одновременно
Команда учёных из университета Дьюка протестировала на обезьяне новый интерфейс, позволяющий контролировать силой мысли движения двух протезов рук. Разработка поможет создать новые устройства для парализованных людей и людей, потерявших несколько конечностей.

Миллионы людей во всём мире страдают от сенсорной и двигательной ограниченности из-за повреждений спинного мозга. Над этой проблемой работают сотни медиков и инженеров, которые разрабатывают самые разные методики, возвращающие парализованным людям радость осязания, движения и общения с окружающими.

Ещё в начале 2000-х годов исследователи из Центра нейроинженерии при университете Дьюка разработали человеко-машинный интерфейс, благодаря которому управлять протезом можно будет лишь силой мысли, а точнее, благодаря мозговой активности. Но до сих пор подобные интерфейсы не позволяли управлять более чем одной конечностью-протезом.

"Бимануальные движения, то есть одновременные движения двумя руками, невероятно важны для поддержания нормальной жизнедеятельности. Двумя руками мы делаем множество вещей, от печатания на клавиатуре компьютера до вскрытия банки с вареньем. Именно поэтому мы считаем, что устройства будущего позволят паралитикам управлять сразу несколькими конечностями одновременно. И мы уже многое сделали для осуществления этой идеи", — рассказывает ведущий автор исследования Мигель Николелис (Miguel Nicolelis) на официальном сайте своей лаборатории.

После нескольких тренировок обезьяны начали воспринимать виртуальные руки как часть своего тела (иллюстрация Duke Center for Neuroengineering).

Чтобы обеспечить обезьянам контроль над двумя виртуальными руками сразу, исследователи записали нейронную активность 500 клеток мозга животного, о чём рассказали в статье, опубликованной в журнале Science Translational Medicine.

Николелис и его коллеги тщательно изучали все записи мозговой активности, чтобы понять, достаточно ли будет сигналов для интерфейса, чтобы обеспечить точный одновременный контроль за обеими конечностями.

Испытуемые обезьяны также прошли тщательную подготовку. Их научили ориентироваться в виртуальной среде, где они разглядывали очень реалистичные руки на экране. Их научили класть эти руки на специальные точки, что стало частью двигательного теста.

Как рассказывают нейробиологи в пресс-релизе, сначала обезьян научили контролировать движения конечностей с помощью пары джойстиков, а затем животные научились двигать виртуальными руками одной лишь силой мысли, не задействуя при этом свои собственные лапы.

Новый интерфейс позволяет контролировать сразу несколько конечностей одновременно (иллюстрация Duke Center for Neuroengineering).

С увеличением у обезьян качества исполнения двигательного задания, исследователи стали замечать у них повышение пластичности в зонах коры головного мозга. По словам учёных, это означает, что животные стали воспринимать виртуальные руки как часть собственного реального тела.

Нейробиологи также подметили, что в кортикальных зонах головного мозга электрическая активность при управлении двумя руками и одной рукой проявлялись по-разному. Данное исследование показывает, что в основе двигательных функций лежит активность не единичных нейронов, а целых скоплений клеток мозга. Поэтому образцов активности всего нескольких нейронов может быть недостаточно для работы подобных интерфейсов.

"Мы занимались изучением активности как отдельных нейронов, так и целых популяций кортикальных клеток, задействованных при движениях. В ходе исследования стало ясно, что даже если соединить активность нейронов, отвечающих за движения правой рукой, и тех, что отвечают за движения левой рукой, бимануального движения не получится. Это намного более сложная функция, чем кажется. Наше открытие указывает на ещё одно свойство мозга — способность к нелинейному суммированию работы отдельных нейронов для осуществления контроля сразу за несколькими конечностями", — рассказывает Николелис.

Данная работа является частью масштабного международного проекта Walk Again Project ("пойти вновь"), сотрудники которого работают над созданием контролируемого мозгом нейропротеза. Свой первый экзоскелет, контролируемый силой мысли, разработчики планируют представить на церемонии открытия чемпионата мира по футболу FIFA 2014.

 

Также по теме:
Новый бионический протез вернёт пациентам чувство осязания
Британец обзавелся протезом руки, послушным мысли
Сохранённые нервы позволили человеку управлять протезом ноги силой мысли
Новая технология передаст ощущения прикосновения через протез
Видео: Человек с железной рукой управляет протезом силой мысли