Резусната маймуна контролира две виртуални рамена на своя аватар (Duke Center for Neuroengineering) с помощта на интелигентност
Интерфейсите за четене между мозъка и машината трябва да дават възможност на парализирани хора да контролират интелигентните протези със своите мисли. Електродите измерват сигналите на нервните клетки и ги преобразуват в контролни команди. Досега само единични изкуствени крайници могат да бъдат контролирани по този начин, като роботизирана ръка или изкуствен крак. Сега изследователите научиха за първи път маймуни резус да движат едновременно две виртуални ръце.

Когато Ян Шеерман отново успя да си сложи шоколадов бар в устата й, тя се зарадва. Американски изследователи изслушаха около 200 неврона на парализирана жена миналата година. Сигналите от нервните клетки ги превърнаха в цифрови команди, които контролираха роботизирана ръка. Скоро Шеерман направи някои от движенията с умната протеза почти толкова бързо, сякаш беше здрава. Но за много неща тя все още се нуждаеше от помощ - ако не само да разопакова лентата с бонбони. Липсваше й втора ръка.

„Многобройните движения играят основна роля в ежедневните дейности - от въвеждане на клавиатурата до отваряне на консерва“, казва невробиологът Мигел Николелис. "Бъдещите машинно-мозъчни интерфейси, създадени да помогнат на хората да се върнат в движение, трябва да включват множество крайници, така че сериозно парализирани хора наистина да се възползват."

Николелис е част от екип, ръководен от Питър Ифт от Университета Дюк, който сега направи важна стъпка в тази посока: Учените научиха маймуни резус да контролират две виртуални ръце с мисъл. За да направят това, те първо имплантират тънки микроелектроди за вафли за двете животни, както е описано в настоящия брой на списанието „Science Translational Medicine“. Електродите наблюдават до 500 индивидуални неврона, докато стрелят. Повечето от тези неврони са били разположени в моторната кора, областта на мозъка, отговорна за контрола на движението.

Повече от просто дисплей на лявата и дясната ръка

След това изследователите обучиха маймуните да контролират крайниците. В допълнение, животните седяха пред екран, на който се виждаха две много апетитно изглеждащи ръце. Задачата беше да поставите лявата и дясната виртуална ръка върху два кръга, които се появиха в различни позиции на екрана. Една маймуна резус първо контролираше компютърните оръжия с помощта на джойстици, друга просто наблюдаваше как анимационните ръце се движат. В крайна сметка обаче и двамата макаци очакваха една и съща задача: Докато ръцете им бяха фиксирани и покрити с кърпа, те трябваше да натискат виртуалните ръце над кръговете по силата на своите мисли.

И двете маймуни станаха все по-добри и по-добри, колкото по-дълго тренираха. Очевидно те интегрираха изкуствените оръжия с течение на времето дори в нейния образ на тялото. Изследователите откриха също, че по-големите асоциации на нервните клетки са отговорни за движенията, при които се използват и двете ръце. Мозъкът не се ограничаваше само до комбиниране на онези сигнали, които контролираха отделни движения на лявата или дясната ръка. „Установихме, че не успяхме да предвидим какво ще свършат отделни неврони или популации от неврони в задача с две ръце, като просто добавим невронните активности на точно тези неврони към движения с една ръка“, казва Николелис. Очевидно движенията с две ръце са повече от сумата на техните компоненти. Това прави още по-сложно разработването на алгоритми, които могат безопасно да превеждат нервните сигнали в правилните движения.

Амбулаторните движения могат да бъдат контролирани по-надеждно при изследването, колкото по-голям е броят на подслушваните неврони. Маймуните трябваше да движат виртуалните си ръце само вляво или вдясно, отпред или отзад. Задачи като разопаковане на шоколадова лента, от друга страна, изискват прецизна координация не само на ръцете, но и на десетте пръста. Следователно е напълно възможно по-сложни протези да трябва да приемат сигнали от далеч повече от 500 неврона.

източник:

  • Peter J. Ifft (Университет Дюк, Дърам) и други: Science Translational Medicine, DOI: 10.1126 / scitranslmed.
© science.de - Нора Шлютер
Препоръчано Избор На Редактора