Используя неинвазивный интерфейс мозг-компьютер, исследователи из Миннесотского университета и Университета Карнеги — Меллона создали первую контролируемую мозгом роботизированную руку, которая может непрерывно следовать за курсором. О разработке ученые поведали на страницах Science Robotics.
«Роботизированные устройства на основе имплантатов в мозге успешно работают, — отметил соавтор работы Бин Хи, сотрудник Университета Карнеги-Меллона. — Однако наша конечная цель заключается в неинвазивной технологии. Достижения в области декодирования сигналов нейронов — клеток мозга — послужат трамплином для развития неинвазивной нейророботики.
Сегодня эффективный интерфейс мозг-компьютер работает на основе имплантатов. Установленные хирургическим путем, имплантаты стоят дорого, несут риски для субъекта, но зато позволяют пациентам взаимодействовать с окружающим миром, восстанавливая утраченные функции — независимое передвижение, манипуляции руками и возможность общения. Неинвазивное управление, однако, означает координацию при помощи силы мысли. Такие интерфейсы обрабатывают данные электроэнцефалографии (ЭЭГ), но применение внешних зондов ведет к более «грязному» сигналу. Причинами этому служат такие помехи, как удаленность от источника, рассеяние электрического поля, артефакты, вызванные активностью мышц и движением глаз.
Исследователи создали новый унифицированный интерфейс на основе электроэнцефалографии. Тестирование разработки провели на 68 людях. Подготовка участников проходила в течение десяти экспериментальных сессий — базовой, восьми тренировочных и оценочной. Традиционная задача для тестирования интерфейса заключалась в перемещении курсора манипулятора силой мысли. Точность управления тестировали на задаче непрерывного преследования движущейся цели. Для традиционных задач централизованного управления эффективность разработки относительно предшествующих составила 60%. В реалистичной задаче непрерывного преследования — 500%.
Технология может найти широкое применение в медицине, помогая парализованным пациентам и людям с нарушениями движения, включая боковой амиотрофический склероз и повреждения спинного мозга.