В США создали первый эффективный биопротез с неинвазивной системой управления

Для контроля работы роботизированной руки не требуется вживления в мозг имплантов

Фото: Edelman et al., Sci. Robot. 4, eaaw6844 (2019)

Американские ученые Университета Карнеги — Меллона совместно со своими коллегами из Миннесотского университета разработали и успешно протестировали роботизированную руку, управление которой контролирует разум. Технология не требует вживления в мозг специальных имплантов. Разработка может получить широкое применение, в частности, улучшить качество жизни парализованных пациентов и людей с нарушениями опорно-двигательного аппарата, сообщает Techxplore.

Специалисты создали роботизированный протез руки, используя неинвазивный нейрокомпьютерный интерфейс (система обмена информацией между мозгом и электронным устройством без хирургического вмешательства в организм человека — прим. +1). Устройство, управляемое силой мысли, во время тестирования показало хорошие результаты — роботизированная рука непрерывно следила за курсором на экране компьютера и плавно повторяла его движения.

Система нейрокомпьютерного интерфейса уже демонстрировала хорошие результаты в управлении роботизированными устройствами только при использовании имплантов головного мозга. Однако для успешного вживления имплантов в мозг и их дальнейшей эксплуатации требуется большой объем медицинских и хирургических знаний и навыков. Помимо этого остается вопрос стоимости такой операции и возможных рисков для пациентов. Поэтому импланты применяли только в отдельных клинических случаях.

Главной задачей ученых стала разработка менее инвазивной или полностью неинвазивной технологии, которая позволила бы парализованным пациентам управлять роботизированными конечностями посредством своих мыслей. Однако нейрокомпьютерный интерфейс, когда использовал внешнее управление, а не импланты головного мозга, получал сигналы более низкого качества, из-за чего контроль над роботизированным устройством был менее точным. Роботизированная рука выполняла резкие и прерывистые движения, как будто пыталась «догнать» команды мозга. Несмотря на это ученые значительно продвинулись вперед.

Профессору Бину Хе, заведующему кафедрой биомедицинской инженерии в Университете Карнеги — Меллона и специалистам из его лаборатории удалось получить доступ к импульсам, находящимся глубоко внутри мозга и добиться более точного управления роботизированной рукой. Используя новые методы восприятия и машинного обучения ученые смогли преодолеть шумовые сигналы мозга. Это значительно улучшило нейронное декодирование и упростило непрерывное управление роботизированными устройствами в режиме реального времени.

В статье, опубликованной в Science Robotics, пишут, что уникальный подход команды улучшил непрерывное отслеживание курсора на экране компьютера более чем на 500%.

Технологию уже протестировали на 68 здоровых людях. В ближайшее время ученые планируют провести клинические испытания на пациентах с нарушениями опорно-двигательного аппарата.

«Несмотря на технические сложности, связанные с использованием неинвазивных сигналов, мы полностью привержены тому, чтобы представить эту безопасную и экономичную технологию людям, которые в ней нуждаются, — говорит Бин Хе. — Эта работа является важным шагом в разработке неинвазивных нейрокомпьютерных интерфейсов — технологии, которая когда-нибудь станет повсеместной вспомогательной системой, которая будет помогать людям, как смартфоны».

На вашей почте письмо со ссылкой для подтверждения подписки