Уже в 2016 году на рынок медтехники выйдут российские тренажеры и коммуникаторы на основе технологии интерфейсов «мозг-компьютер», которые существенно облегчат жизнь людей, не владеющих своим телом (вследствие ДЦП или инсульта, например). Сейчас это оборудование проходит испытания в Первой градской больнице им. Н. И. Пирогова. О том, как оно работает и чем конкретно способно помочь людям, «Известиям» рассказал заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов биологического факультета МГУ Александр Каплан.
Александр Яковлевич, последние три года в мире наблюдается настоящий бум нейроинтерфейсов. Расскажите, в чем их основная идея?
Идея в том, чтобы дать возможность мозгу проявить себя в действиях во внешней среде без использования мышц. Сам мозг ничего сделать не может, поэтому он отдает команды своим исполнительным органам — мышцам рук, ног, языка. Мозг задумывает — мышцы делают, и другого пути нет. Задача ученых, работающих в области нейроинтерфейсных технологий, — подключиться к мозгу, поймать намерение человека к действию и передать его внешним электронно-механическим устройствам напрямую.
Никакой телепатии, передачи мыслей на расстоянии, телекинеза и прочих «чудес». Мы просто регистрируем электрические потенциалы мозга с помощью приложенных к поверхности головы электродов. И далее через усилители и цифровые преобразователи расшифровываем в полученной электроэнцефалограмме, какое намерение преобладает у человека в данный момент.
В результате вам не надо нажимать на кнопку клавиатуры пальцем, к ней достаточно «прикоснуться мыслью». Мы инструментально отследим ваше намерение «хочу нажать букву «А» и преобразуем его в компьютерную команду для набора заданной буквы на экране. Так, буква за буквой можно набирать текст. Программно-аппаратный комплекс мы назвали «нейрокоммуникатор», и он как раз является одной из реализаций технологии интерфейсов «мозг-компьютер».
Получается, что нейробиологи научились читать мысли?
Нет, мысли прочитать невозможно, но можно расшифровать намерение человека, поставив перед его мозгом узкую задачу. Например, выбирать буквы в алфавите — тогда намерений будет всего 32. Конечно, мы заранее составили каталог реакций мозга на предъявляемые символы и знаем, как он откликается на нужную ему в данный момент букву, поэтому за одну-две секунды распознаем ее и печатаем на экране. Интересно, что мозг начинает подыгрывать нашим алгоритмам распознавания, генерируя все более четкие реакции. В итоге точность расшифровки задуманной буквы — 95%. Как у машинистки.
Кому необходим такой нейрокоммуникатор?
В первую очередь пациентам, потерявшим речь и способность к движению. Это обычная проблема при различных черепно-мозговых травмах и, конечно, после инсульта. В России за год регистрируется 300–400 тысяч инсультов, и даже с учетом того, что не все перенесшие инсульт оказываются в таком положении, все равно очень многие нуждаются в восстановлении коммуникации. Нейрокоммуникаторы — это новый канал связи человека с внешним миром, возвращение в общество и одновременно возможность для медицинского персонала и других людей найти новый способ контакта с пациентом, понять его состояние и желания.
Пациенты смогут не только набирать тексты, но и работать в интернете с помощью адаптированного пульта управления — в какой-то мере обслуживать себя без посторонней помощи, например регулировать сегменты кровати, включать-выключать бытовые приборы, простыми сигналами общаться по телефону, наконец, самостоятельно запускать тренажерные комплексы. Сейчас в нашей лаборатории монтируется кресло-вертикализатор, в нем полностью парализованный пациент сможет по собственному желанию принимать вертикальную позу, это послужит для него заменой физических упражнений.
Работа не легкая, большая часть пациентов после острого периода находится на руках у близких. Недавно коллеги из моей лаборатории побывали дома у пациентки, которая не только не может двигаться и говорить, она не может даже дышать без аппарата искусственной вентиляции легких. Мы приспособили к ней наш коммуникатор, и она смогла набрать первое за много лет слово — им оказалось имя сестры, которая за ней ухаживала.
Как еще можно применить нейроинтерфейсные технологии в реабилитационной медицине?
С их помощью можно тренировать двигательные функции у парализованных пациентов. Например, у человека парализована рука. Это означает, что в результате инсульта были повреждены области мозга, которые встроены в систему управления этой рукой. К счастью, мозг обладает колоссальной пластичностью, и он может настроить для управления рукой другие свои структуры. Однако для этого ему надо постоянно пробовать варианты этой настройки — пока какой-то из них не окажется подходящим и рука не оживет. Но зачастую признаки движения не появляются слишком долго. А мозг уже через два-три месяца считает, что сделать ничего нельзя, и отказывается от задачи навсегда. Важно не упустить время. И здесь на помощь приходит еще один разрабатываемый в нашей лаборатории комплекс — нейротренажер.
Идея проста: посредством нейроинтерфейса система обнаруживает намерение пациента, например, к сжатию кисти в кулак. Тотчас посылается команда к так называемому «экзоскелету», специальной конструкции, оснащенной малогабаритными моторчиками, и тот совершает нужное действие — сжимает кулак. Намерение мозга воплощается в действие, пусть пассивное, механическое, но мозг получает сигнал о том, что пальцы-то заработали!
А людям, лишившимся руки или ноги, нейроинтерфейсы могут помочь?
В этом направлении работают многие лаборатории в мире. В России мы совместно с Институтом электронных управляющих машин создаем систему нейроуправления кибернетическим протезом ноги. Дело в том, что такие протезы — это автоматы, они могут симулировать ходьбу по ровной поверхности, подъемы, спуски, повороты, но они не могут знать, в какой момент им надо переключаться на тот или иной режим. Вот здесь помогут нейроинтерфейсы, «догадывающиеся» о намерении человека и в нужный ему момент переключающие кибернетический протез на необходимый режим. Таких продуктов еще нет на рынке, но они уже на подходе — причем по всему миру.
Мы имеем шанс стать первыми на международном рынке?
На Западе разработки таких технологий стартовали на 5–7 лет раньше, чем в России, и исследовательских лабораторий там не пять-шесть, как у нас, а многие десятки. Мы все сделали с нуля — и нейрокоммуникатор, и нейротренажер, а в недалеком будущем и управляемые от мозга кибернетические протезы сделаем. На международном рынке медицинской техники пока нет коммерческих нейроинтерфейсных продуктов, и мы совместно с докторами РНИМУ им. Н. И. Пирогова работаем над этим. Сейчас у нас есть 20 пациентов, которые испытывают действующие образцы тренажеров. Меньше чем через год появятся промышленные варианты для медицинских центров. Пока мы и наши российские коллеги идем «ноздря в ноздрю» с ведущими западными лабораториями Европы и Америки — и шансы выпустить продукт первыми у нас действительно есть.
А в чем отличие наших технологий от американских?
В 2012 году американские ученые из Университета Брауна впервые вживили электроды в мозг парализованного человека, и с помощью нейроинтерфейса он смог управлять кибернетическим манипулятором. Но это была так называемая инвазивная технология, требующая нейрохирургической операции, что значительно ограничивает круг потенциальных «пользователей». Мы за неинвазивные подходы. Конечно, когда электроды находятся внутри мозга, сигнал гораздо чище и расшифровывать его проще, но нам важно, чтобы не только каждый пациент мог воспользоваться нейроинтерфейсной технологией, но и сама эта технология не была накрепко «привязана» к человеку, чтобы он по собственному желанию в любой момент мог от нее освободиться. К тому же инвазивные нейроинтерфейсные методы, предпочитаемые американцами, очень дорогие. А наши нейрокоммуникаторы в промышленном исполнении будут стоить не дороже 300–400 долларов, экзоскелетные тренажеры — от тысячи до трех тысяч долларов, но ими можно будет пользоваться годами, передавать другим пациентам, брать в аренду в медучреждениях.
Источник : http://izvestia.ru/news/599196#ixzz3whL1Ao2P
-
-
Ученые показали робота, управляемого силой мысли
Специалисты из США продемонстрировали механическую.. Читать далее+ -
Управление компьютером силой мысли в России станет реальностью в ближайшие 20 лет
В соответствии с «дорожной картой» рабочей группы .. Читать далее+ -
Парализованная американка научилась управлять роборукой силой мысли
Американка с парализованными конечностями смогла н.. Читать далее+
Похожие статьи