Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) представили конечный результат своего многолетнего проекта по созданию дистанционно управляемого подвижного робота, командовать которым можно с помощью «силы мысли». Описание всех разработанных проектов опубликовано в специальном выпуске Proceedings of the IEEE, посвященного нейроинтерфейсам (мозг-компьютер).
В экспериментах и тестировании роботов участвовали 19 добровольцев – 10 здоровых людей и 9 полностью парализованных. В течение нескольких недель ученые анализировали их электроэнцефалограмму, событийно-связанные потенциалы мозга и электромиограмму. Все полученные сырые данные переводились в форму, понятную компьютеру.
В основном ученые использовали сенсомоторный Мю-ритм – аркообразные волны, регистрируемые в спокойном состоянии в зонах мозга отвечающих за движение и сенсорные ощущения, связанные с телом. Известно, что в случае активации моторной коры, амплитуда Мю-ритма падает, причем, даже если само действие не совершается, а только представляется. Этот феномен можно отследить и научить компьютер распознавать его, что дает возможность управлять чем-либо, представляя мысленно какие-либо движения.
Второй использованный показатель – Р300. Это поздний компонент событийно-связанных потенциалов, возникающий, например, когда необходимо принять решение при выборе того или иного действия в сложной сенсомоторной реакции (Предположим, у нас появляется одна синяя вспышка на десять красных, с разной вероятностью. Нажимать на кнопку нужно только при синей – в этом случае в ответ на каждую вспышку будет формироваться вызванный потенциал, а его поздний компонент Р300 будет отображать принятие решений испытуемым).
Однако наиболее новаторским стало разделение управления между человеком и компьютером. Робот использует собственные сенсоры для обхода и преодоления препятствий, отдавая человеку возможность принимать «генеральные» решения, типа поворота в ту и или иную сторону, входа в помещение и т.д.
После анализа ЭЭГ, ССП и ЭМГ, с применение к ним алгоритмов машинного обучения, требовалась еще примерно 10 дней тренировки пользователей. После чего они могли управлять двумя модификациями робота.
Первая модификация состоит из самоходной тележки с монитором и видеокамерой. Пациент может видеть с помощью камеры, куда направляется робот, и кто ему встречается. Благодаря программе Skype все могут видеть лицо пациента на мониторе и разговаривать с ним. Вторая модификация представляет собой самоходную инвалидную коляску, управляемую «силой мысли», чтобы не перегружать пациента, она также снабжена датчиками и сонарами, позволяющими роботу самостоятельно избегать столкновений.
Обе модификации потенциально могут вывести парализованных людей на совершенно новый уровень независимости и самообслуживания. Подвижный робот позволит прикованным к постели людям гулять и общаться с другими, не выходя из дома, а коляска – уже самостоятельно перемещаться.
В 2012 году ученым удалось создать управляемую с помощью мысленных команд робо-руку, при помощи которой парализованная пациентка научилась себя кормить и поить. В том же году французская команда продемонстрировала усовершенствованную версию ASIMO, которой тоже можно было управлять дистанционно. А в далеком 1988 году Фарвелл и Дончин применили Р300 для создания первой «виртуальной клавиатуры», которая стала важнейшим прототипом и провозвестником всех будущих нейроинтерфейсов.
В настоящий момент швейцарская группа работает над переводом своих разработок в автономный, мобильный, независимый от лаборатории режим; созданием нейротрансплантов и экзоскелетов, которые позволят совершать парализованным людям действия руками под управлением мозга, но без участия мышц.
Обнаружены свидетельства того, что жизнь на Земле существовала 3,95 миллиарда лет назад. Получить их группе японских ученых удалось с помощью анализа изотопного состава углерода в графитовых и карбонатных минералах эоархея с полуострова Лабрадор. Это наиболее раннее достоверное свидетельство наличия жизни, возраст предыдущих был примерно на 200 миллионов лет меньше. Исследование опубликовано в Nature.