Максим Борисов
В ходе экспериментов Цзяньхуэй жестикулировал, а механическая рука, находящаяся в полуметре, повторяла те же самые движения.
Фото Reuters
Профессор Чжэн Сяосян, которая руководит группой нейрокомпьютерных интерфейсов в Университете провинции Чжэцзян (Восточный Китай), в конце февраля объявила об успехе в построении интерфейсов типа мозг–компьютер. Они позволяют управлять электроникой непосредственно «силой мысли».
Небольшие датчики, имплантированные в мозг обезьяны, дают возможность не только управлять механической рукой как своей собственной, но и шевелить отдельными «пальцами» (чего ранее добиться не удавалось), брать, например, какие-нибудь предметы.
Группа профессора Чжэн работает с пятилетней обезьяной по кличке Цзяньхуэй. На первом этапе ученые записывали электрические импульсы, соответствующие каждому движению животного, составляя таким образом своего рода словарь, сопоставляющий «мысли о движении» и сами эти движения. Сенсор для съема информации изготавливался в виде сетки из 200 крошечных электродов. Каждый электрод улавливает определенный сигнал, генерируемый лишь одним нейроном обезьяньего мозга.
Затем все эти данные передаются на компьютер, занимающийся детальным анализом нейронной активности. Сопоставив общую картину активации с уже известными, компьютер решает, что именно должен сделать манипулятор, какие сигналы посылать на выход.
В ходе экспериментов Цзяньхуэй жестикулировал своими собственными конечностями, в то время как механическая рука, находящаяся в полуметре от Цзяньхуэя, повторяла те же самые движения. За правильное выполнение того или иного задания обезьяна получала поощрение – в ее рот по трубочке стекал напиток.
По словам профессора Чжэн, для более точной расшифровки движений каждой обезьяньей и человечьей руки необходим анализ срабатывания как минимум 10 тыс. моторных (эффекторных) нейронов, управляющих этими действиями (а то и сотен тысяч), так что предстоит еще очень большой труд по полноценной расшифровке этой мозговой деятельности. Тем не менее даже 200 электродов достаточно для считывания ключевых данных, точной интерпретации движения обезьяны и управления механической рукой. Что не может не вдохновлять.
«Это новое достижение в области построения интерфейсов мозг–компьютер не только дает нам надежду на разработку со временем полноценных искусственных конечностей, но и помогает приступить к расшифровке так называемого мозгового кода, к созданию моделей биологической обратной связи», – заявила профессор Чжэн. В перспективе такие технологии пригодятся как инвалидам, то есть пациентам с тяжелыми нарушениями двигательных функций, так и компьютерным операторам, работающим в сложных условиях, и даже просто любителям компьютерных игр, которые хотели бы заполучить в свои руки необычный интерфейс.
Конечно, сами по себе такие исследования не новы. Широко известны достижения американских и японских групп, которые работали и с животными, и с людьми – пациентами клиник, учившимися управлять протезами «силой мысли». В середине 1990-х годов с помощью устройств, передающих информацию от человека к компьютеру, удавалось до какой-то степени восстанавливать поврежденные функции слуха, зрения и утраченные двигательные навыки. Однако Чжэн утверждает, что до сих пор никто так и не смог овладеть мелкой моторикой и правильно интерпретировать движения отдельных пальцев.
В России исследования, посвященные созданию интерфейсов мозг–компьютер, активно ведутся сразу несколькими группами. Время от времени проводятся демонстрации реально работающих систем. Увидеть это могут все желающие, например, на ежегодном Фестивале науки в МГУ имени М.В.Ломоносова. Там свои разработки обычно представляют ученые биологического факультета (группа Александра Каплана).
Но на вопрос о том, насколько реально применение этих устройств для реабилитации инвалидов, пока нет однозначного ответа. Дело в том, что разработчики вынуждены ориентироваться на стандартный здоровый организм (интерпретировать реакции которого электронике уже вполне под силу). А каждый конкретный пациент требует сугубо индивидуального подхода и, вероятно, перенастройки интерфейса. Как справиться со всеми этими трудностями, пока не ясно.
