Обезьяны научились управлять робоколяской силой мысли
Нейробиологи из США и Бразилии научили двух макак управлять роботизированной инвалидной коляской с помощью беспроводной системы, получающей сигналы от электродов, вживлённых в мозг (интерфейс мозг — компьютер). Приматы очень быстро освоили такое управление, что даёт надежду на применение нового нейрокомпьютерного интерфейса инвалидами-людьми. Работа опубликована в журнале Scientific Reports. В моторную кору головного мозга (отвечающую за движения) одной из обезьян было вживлено 384 микроэлектрода, другой — 576. В обоих случаях массивы электродов вживлялись в оба полушария. Каждый микроэлектрод представлял собой стержень из нержавеющей стали диаметром 30–50 микрометров, покрытый пластиковой изоляцией. С их помощью регистрировалась активность нейронов в первичной моторной коре (М1), первичной сенсомоторной коре (S1) и дорсальной стороне премоторной коры (PMd), которая участвует в подготовке и планировании движений. Затем посредством радиомодуля считываемые электрические сигналы от нейронов передавались в лабораторный компьютер, который трансформировал их в команды, непосредственно управлявшие электромоторами роботизированного кресла-каталки. На первом этапе обучения нейрофизиологи, используя дистанционное управление, катали тележки с обезьянами по сложным маршрутам. При этом электроды фиксировали те нейроны, чья активность усиливалась при изменении местоположения тела животного. Пропустив полученные таким образом данные через фильтры Винера (упрощенно — это метод отделения полезного сигнала от шума. — Прим. ред.), исследователи определили, какой сигнал от какого нейрона соответствует тому или иному изменению положения кресла в пространстве. «Научив» таким образом программное обеспечение распознавать сигналы от нейронов макак, учёные передали непосредственное управление движением коляски нейроинтерфейсу «обезьяна — компьютер». Дальнейшие эксперименты позволили выяснить, что макаки способны управлять коляской на довольно сложном маршруте, требовавшем не только маневрирования влево-вправо, но и движения назад. В конце пути обезьян ждало вознаграждение — блюдо с виноградом. Оно всё время находилось в непосредственной видимости от животных, и по прямой расстояние до него не превышало 2,5 метра. Правда, чтобы усложнить задачу, исследователи насытили маршрут препятствиями, которые нужно было объезжать, демонстрируя сложные навыки управления. По мере продвижения опытов животные обучались лучше управлять коляской. Через несколько недель они начали тратить на то, чтобы достигнуть блюда, примерно в полтора раза меньше времени, чем в начале тестов. Ранее различные группы учёных по всему миру использовали для управления экзоскелетами и протезами неинвазивные методы, например, закрепляя на голове человека электроды для снятия энцефалограммы, применяя для обучающего периода вспомогательный джойстик. В силу того, что при этом сигналы фиксируются не напрямую от нейронов, в них больше шума и, следовательно, дольше задержка при выполнении мысленно отдаваемых приказов (она может доходить до 3–5 секунд). Исследователи полагают, что на первом этапе их результаты могут быть использованы для инвалидов-колясочников, которые в настоящий момент управляют своими средствами передвижения вручную. В перспективе учёные считают возможным и адаптацию того же решения для управления искусственными высокоподвижными протезами, например, электромеханическими заменителями рук и ног.
