Сенсор-имплантат изменит жизнь людей без движения
Похоже, многие важные двигательные нарушения, считающиеся решением суда, не будут препятствием для совершения хотя бы некоторых элементарных действий. «Снова фантастика?» – спросите вы. Нет, вовсе не фантастика, а возможность ближайших лет.
К тому же, и прецеденты уже имеются.
Мэттью Нейгл (Matthew Nagle), бывшая футбольная звезда из Веймута (штат Массачусетс), был парализованным от плечевого пояса и ниже по окончании того, как на протяжении драки в 2001 году взял ножевое ранение, безнадёжно травмировавшее спинной мозг.
Через некое время ему внесли предложение поучаствовать в опыте, что имел возможность бы частично решить проблему его обездвиженности. Для изучения применяли совокупность BrainGate, разрабатываемую американской компанией Cyberkinetics Neurotechnology Systems.
Имплантаты, наподобие того, что установили Нейглу, уже были удачно протестированы на мартышках (о некоторых опытах с сенсорами для приматов мы говорили тут и тут).
По размерам имплантат многократно меньше монетки (фото с сайта news.bbc.co.uk).
Похожие опыты проводились и с людьми, лишь в опытах употреблялись электроды, прикладывавшиеся к голове снаружи. К тому же, аппаратура не владела разнообразной функциональностью (в частности, мы говорили о подобном устройстве — инвалидном кресле, управляемом без перемещений).
на данный момент экспериментаторы предлагают всё новые концепции, каковые смогут сделать имплантаты более идеальными, устранить имеющиеся в них недочёты (иногда, весьма и весьма важные).
Неспециализированный принцип работы для того чтобы устройства несложен.
Сигналы, каковые формируются в мозге, передаются через сенсор — квадратную пластинку четыре на четыре миллиметра с сотней маленьких электродов. Эти электроды являются маленькие миллиметровые железные иголочки, проникающие конкретно в кору мозга.
Данный сенсор контактирует с моторной территорией коры головного мозга, несущей ответственность за перемещение левой руки, и соединяется с разъёмом, укреплённым в отверстии в черепной коробке.
При попытке совершить какое-то перемещение в моторной территории появляется электрический импульс, что передаётся через вживлённые электроды в компьютер.
Большая часть опытов было поставлено в виде игровых заданий (иллюстрация Nature).
В то время, когда необходимо начать опыт и задействовать какое-то внешнее устройство, техник подключает к разъёму кабель, ведущий к компьютеру. В случае если на протяжении подключения Мэтт постарается представить себе перемещение собственной руки, то сенсор «подслушает» сигналы двигательных нейронов, каковые активируются в тот момент, и передаст их на подключённое устройство, к примеру, монитор либо робот-протез.
Первым в мире человеком с мозговым имплантатом и стал 25-летний Мэттью Нейгл. Посредством вживлённого устройства он взял возможность руководить курсором на экране, просматривать email, играться в несложные игры а также что-то рисовать.
Ещё он обучился переключать громкость и каналы телевизора и шевелить электромеханической рукой (наподобие EMAS, лишь та рука приобретала сигналы не от мозга, а от мышц), ни сделав для этого ни одного перемещения.
Двигательный опыт с электромеханическим протезом. Дабы сжать пальцы, нужно отправить сигнал «вверх», дабы разжать – вниз (фото Nature).
Но в работе с имплантатом учёным было нужно столкнуться с некоторыми неожиданными проблемами.
Одна из таких трудностей пребывает в том, что через пара месяцев сенсоры начинают хуже распознавать сигналы, и обстоятельства этого не в полной мере ясны. Кроме этого не так долго осталось ждать стало ясно, что необходимо задуматься над беспроводной версией устройства.
Так как при применении «контактного» варианта опасность заразы значительна. Вдобавок ко всему, имплантат Нейгла требует ежедневной получасовой настройки перед включением.
Самый очевидно недочёты проявляются при манипуляциях с курсором на экране. Такое, казалось бы, несложное воздействие – переместить курсор и выбрать объект — реализуется не легко: для передвижения требуется 2,5 секунды (простой пользователь делает подобное перемещение за одну), а попадание на необходимый объект происходит лишь в 73-95% случаев (а в норме — фактически 100%).
В одной недавней статье в Nature экспертами из Стэндфордского университета (Stanford University) высказана чуть отличающаяся концепция сенсора, что была бы намного эргономичнее.
Схема устройства BrainGate (иллюстрация Nature).
Сущность идеи содержится в том, что необходимо приобретать сигналы вовсе не от нейронов, важных за перемещение, а из тех территорий коры, что несут ответственность за намерение совершения действий. Это имело возможность бы сделать работу совокупности намного более стремительной.
К примеру, дабы сделать что-то с объектом на экране, совсем не требуется двигать к нему курсор – достаточно в мыслях назначить необходимый объект, находящийся в поле зрения, и курсор сразу же, безо всяких перемещений, окажется в том месте, где необходимо.
Не смотря на то, что опыт с Мэттом Нейглом уже закончился, результаты разнообразных изучений опубликовали совсем сравнительно не так давно — в последнем выпуске издания Nature (иллюстрация Nature).
Кроме этого участник этого изучения, доктор наук Кришна Шеной (Krishna V. Shenoy) додаёт, что этим же методом возможно набирать текст (по-видимому, предполагая применение какой-нибудь виртуальной клавиатуры) со скоростью 15 слов в 60 секунд – в четыре раза стремительнее, чем возможно это делать посредством аппаратуры Cyberkinetics. О некоем устройстве для мысленного комплекта текста мы, кстати, сравнительно не так давно говорили тут.
на данный момент опыт с Нейглом завершён, и сенсор у него удачно удалили. Но изучения имплантатов, «подслушивающих» мысли и передающих их на внешнюю аппаратуру, не закончены.
на данный момент Cyberkinetics контролирует работу совокупности ещё на трёх добровольцах (их имена содержатся в тайне) с другими нарушениями функционирования нервной совокупности.
Многие эксперты уверены в том, что на данный момент такая аппаратура через чур далека от внедрения в клиническую практику. Исходя из этого Cyberkinetics будет необходимо ещё разобраться, стоит ли датчик размещать как раз в двигательной коре, и как сделать его более эргономичным и функциональным.
Но, Тимоти Сёрдженор (Timothy R. Surgenor), президент Cyberkinetics, сохраняет надежду, что изучения будут продвигаться в том же стремительном темпе, и компания сможет приступить к серийному выпуску имплантатов уже в 2008-2009 годах.
