ЭЭГ-технология позволила людям управлять роборукой одной лишь силой мысли

Важный плюс технологии на основе ЭЭГ: она не требует никаких хирургических вмешательств с целью вживления имплантатов.

Важный плюс технологии на основе ЭЭГ: она не требует никаких хирургических вмешательств с целью вживления имплантатов.
Фото College of Science and Engineering University of Minnesota.

Новую разработку для людей, страдающих от различных заболеваний или проходящих восстановление после травм, представили американские учёные. Технология на основе ЭЭГ позволяет управлять роботизированной конечностью при помощи одной лишь силы мысли и не требует никаких хирургических вмешательств.

Всё больше исследований в последнее время учёные посвящают возможностям интерфейсов "мозг-компьютер". Роботизированные манипуляторы и искусственные конечности, которые подчиняются командам мозга, уже облегчили жизнь многим людям, страдающим от различных заболеваний или проходящим восстановление после травм.

Новую разработку в этой сфере представила команда учёных из Университета Миннесоты. Исследователи создали собственную технологию обработки сигналов мозга, основанную на методе электроэнцефалографии (ЭЭГ) и машинном обучении.

Суть работы системы довольно проста: пациент надевает на голову специально разработанный высокотехнологичный шлем с 64 электродами и управляет роботизированной рукой благодаря преобразованию слабых токов головного мозга в машинное действие.

В ходе первых испытаний (которые проводились на здоровых людях) восьмерых добровольцев попросили примерить шлем и представить движения своих рук, но не задействовать их. Задача участников состояла в том, чтобы научиться управлять курсором на экране компьютера при надетой шапочке ЭЭГ. После того как добровольцы привыкли к такому управлению, к компьютеру подключили роботизированную руку.

Все участники эксперимента овладели манипулятором и выполнили поставленную задачу (их попросили дотянуться, захватить и переместить кубики на столе): в более чем 80% случаев они успешно фиксировали предмет и с 70%-ным успехом перемещали его в нужное место.

 

Как отмечают авторы работы, когда человек совершает какое-либо движение или даже только собирается это сделать, нейроны в двигательной зоне головного мозга генерируют слабые электрические импульсы. Когда же человек думает о следующем движении, в действие приходит новый блок нейронов. Именно они и дают "пищу" для работы системы.

Вероятно, самое сложное в процессе приспособления к устройству – правильно "сформулировать про себя" командный сигнал. Как только у пациента получится это сделать, он сможет одной лишь силой мысли приводить в движение роботизированную конечность и перемещать с её помощью предметы.

Авторы работы намерены усовершенствовать технологию: по словам руководителя группы инженеров Биня Хэ (Bin He), главная цель – создать полноценный управляемый мозгом протез, который крепился бы к телу человека. Такая технология помогла бы обрести относительную свободу движений людям с параличом, пациентам после травм позвоночника или инсульта.

Помимо перспективности Бинь отмечает ещё один важный плюс технологии на основе ЭЭГ: она не требует никаких хирургических вмешательств с целью вживления имплантатов, которые зачастую пугают пациентов. Кроме того, любая операция несёт определённые риски. Решение на основе ЭЭГ также имеет свои недостатки (пациент не может надеть шлем самостоятельно и к тому же кожу головы приходится смазывать специальным гелем), но оно, по крайней мере, никак не навредит здоровью.

Подробнее о разработке рассказывает научная статья, опубликованная в журнале Scientific Reports.

Напомним, что ранее мы рассказывали о способе управления беспилотником силой мысли, который в будущем поможет людям с ограниченными возможностями самостоятельно управлять транспортными средствами. Кроме того, учёные представили механическую руку и экзоскелет, которыми парализованные люди также научились управлять только силой мысли.