В майском издании журнала Nature участники проекта BrainGate представили результаты пилотного клинического тестирования роботизированной системы с нейроинтерфейсом BrainGate2. Контролируя механический манипулятор импульсами головного мозга пациентка с общим параличем двигательной системы смогла впервые за 15 лет самостоятельно поднести ко рту бутылочку с кофе.

Это работа стала продолжением проекта BrainGate, начатого десять лет назад одним из пионеров нейрокибернетики профессором Джоном Донахью из Университета Брауна. Под его руководством был создан нейрочип, состоящий из 96 золотых контактов, вживляемых непосредственно в двигательный участок коры головного мозга. Детектируя электрическую активность нейронов, чип передавал двигательные импульсы компьютеру, который по специальному алгоритму транслировал их в команды, управлявшие курсором на экране монитора.

Следующей стадией проекта, об успешном завершении которой доложила в Nature команда Донахью, стало управление силой мысли уже реальными объектами и уже в реальном, трехмерном пространстве.Для этого потребовалось решить ряд нетривиальных биоинженерных, вычислительных и чисто научных задач, связанных с пониманием работы сигнальной и двигательной систем человеческого организма, так как теперь испытуемые должны были точно управлять одной силой мысли не точкой на двумерной плоскости, а кибернетической рукой, копирующей реальную в реальном пространстве и времени.

Система BrainGate2 состоит из миниатюрного сенсора размером 4 на 4 миллиметра, который включает в себя 100 электродов, по толщине сравнимых с человеческим волосом. Этот датчик имплантируется в участок двигательной коры головного мозга и регистрирует электрическую активность нейронов. Информация с датчика поступает на вживленный под кожу головы микрочип, который управляет движениями роботизированной руки.

Испытания BrainGate2 проводятся при участии двоих парализованных пациентов: мужчины в возрасте 66 лет и 58-летней женщины. Они утратили способность двигать всеми четырьмя конечностями, а также говорить в результате инсультов в 2006 и 1996 годах, соответственно. Мужчине датчики были имплантированы в 2010 году за пять месяцев до начала испытаний, а женщине аналогичная операция была проведена пятью годами ранее.

За время испытаний участники научились управлять двумя типа роботизированных рук: робота DLR Light-Weight Robot III с пятипальцевой рукой, разработанного в DLR Institute of Robotics and Mechatronics, и механического протеза DEKA Arm System производства корпорации DEKA Research and Development.

В 158 тестах за четыре дня пациентка под кодовым обозначением S3 смогла дотронуться до цели (поролоновый объект на эластичной подставке) в течение контрольного времени в 48,8% случаев манипулятором DLR и 69,2% — DEKA. Для участника T2 успешными стали 95,6% из 45 попыток с DEKA. После прикосновения захват объекта удался S3 в 43,6% (DLR) и 66,7% (DEKA) случаев, T2 — в 62,2% случаев. Кроме того, S3 используя робот DLR выполняла с бутылкой кофе ряд более сложных манипуляций, включая ее захват, подъем, перенос над столом (двумерное движение), наклон и возвращение на прежнее место.

Для участия в следующем этапе испытаний организаторы намерены отобрать 15 пациентов, парализованных в результате инсульта, повреждений спинного мозга, а также дегенеративных заболеваний центральной нервной системы, в частности бокового амиотрофического склероза.

Эта первая в своем роде демонстрация стала результатом продолжающегося сотрудничества между Университетом Брауна, Massachusetts General Hospital, Providence VA Medical Center и Стэнфордским университетом. Объединенная команда проекта BainGate фокусирует свои усилия на применении нейротехнологий для улучшения коммуникативности, мобильности и независимости людей с неврологическими расстройствами, травмами мозга и потерей конечностей.

Категория: Управление | Нет комментариев »

Комментарии