Ученые разрабатывают прямую связь протезов с мозгом

Новое исследование закладывает основу для чувствительных протезов, которые однажды смогут передавать в мозг инвалидов тактильную информацию через прямой интерфейс.

Исследование, проведенное в университете Чикаго и опубликованное в издании Proceedings of the National Academy of Sciences, отмечает важную веху на пути к новой технологии, которая в случае успешного осуществления улучшит подвижность и клиническую жизнеспособность автоматизированных протезов.

«Для восстановления тактильной моторной функции руки потребуется не только заменить моторные сигналы, которые мозг посылает в руку для движения, но и заменить сенсорные сигналы, которые рука посылает в мозг», сообщил старший автор исследования, доцент Слиман Бенсмайя. „На основе знаний об обработке мозгом сенсорной информации мы попытаемся воспроизвести образцы нейронной активности посредством стимуляции мозга“.

Бенсмайя с коллегами работают непосредственно над сенсорными аспектами протезов. В ходе экспериментов с обезьянами, сенсорные системы которых близко напоминают человеческие, они идентифицировали образцы нервной активности, которые наблюдаются во время естественной манипуляции объектом, и затем успешно индуцировали эти образцы с помощью искусственных средств.

Первый набор экспериментов был сосредоточен на определении местоположения контакта. Животных обучали определять разные шаблоны физического контакта пальцами. Затем исследователи присоединили электроды, связанные с пальцами, к областям мозга, и заменили физические прикосновения электрическими стимулами в мозг. В итоге животные на искусственную стимуляцию реагировали точно так же, как и на физический контакт.

Затем ученые сосредоточились на ощущении давления. Они разработали алгоритм для производства электрического тока в определенном объеме. И вновь реакция животных на ток ничем не отличалась от реакции на пальцы.

Наконец, Бенсмайя с коллегами исследовали ощущение контакта. Когда рука впервые прикасалась к объекту, в мозге наблюдался всплеск активности. Исследователи попытались воссоздать этот всплеск с помощью электрической стимуляции мозга.

Итогом трех экспериментов стал ряд инструкций, которые можно внедрить в автоматизированный протез руки, чтобы обеспечить тактильную обратную связь с мозгом посредством неврального интерфейса. Бенсмайя полагает, что подобный интерфейс приблизит протезы к проверке в клинических испытаниях с участием людей.

15.10.2013