Инвазивный нейроинтерфейс помог парализованным людям освоить планшет

Американские ученые разработали нейроинтерфейс, который позволяет парализованным людям пользоваться планшетом. Такой интерфейс передает сигнал от вживленных в моторную кору электродов к планшету через Bluetooth, управляя курсором. Участникам эксперимента удалось с помощью него сделать покупки, пообщаться в мессенджере и воспользоваться калькулятором. Статья опубликована в PLOS One.

Полный или частичный паралич тела значительно ограничивает способности к коммуникации с внешним миром. К примеру, при боковом амиотрофическом склерозе у человека постепенно пропадают практически все функции, включая речь. Тем не менее, эффективно коммуницировать и работать такой человек все равно может, для чего в последние несколько лет активно развиваются, к примеру, нейрокомпьютерные интерфейсы — специальные устройства, которые позволяют считывать и использовать активность головного мозга. 

В рамках нового проекта ученые под руководством Джейми Хендерсона (Jaimie Henderson) решили научить парализованных пациентов пользоваться планшетом с помощью специального нейроинтерфейса. В их исследовании приняли участие три человека: мужчина и женщина с боковым амиотрофическим склерозом и полной потерей функций конечностей, а также мужчина с параличом, вызванным травмой спинного мозга. В их области моторной коры, отвечающей за движения рабочей руки, были вживлены микроэлектроды, считывающие активность головного мозга.

При параличе происходит нарушение передачи сигнала от отделов мозга, отвечающих за движение, к нейронам в конечностях, при этом нейроны в головном мозге работают нормально: то есть мозг парализованного человека может начать движение, производя соответсвующий для него сигнал. Ученые использовали такую активность моторных отделов участников и декодировали их в два типа сигналов: перемещение курсора и нажатие на него. Для движения курсора каждого участника просили попробовать двигать рукой в правую и левую сторону, как при перемещении компьютерной мышкой, а сигнал нажатия для каждого участника был индивидуальным: к примеру, для нажатия курсора один мужчина пытался сжать правую руку в кулак. Сигналы от считывающих электродов в головном мозге передавались по Bluetooth к планшету.

Полученный интерфейс позволил участникам исследования овладеть гаджетом: одна участница смогла сыграть на фортепиано в специальном приложении и сделать покупки в интернете, а другой участник — включить музыку и выполнить расчеты на калькуляторе. Кроме того, у участников даже получилось общаться в реальном времени в мессенджере.

Участникам удалось добиться достаточно большой скорости при использовании планшета: в среднем 22 перемещения и нажатия курсора и 30 знаков в минуту. Участники положительно оценили использование интерфейса, но, по словам исследователей, до начала его активного использования необходимо провести больше клинических исследований.

Стоит отметить, что для реабилитации дисфункций конечностей парализованных пациентов используют и неинвазивные методы, например, электроэнцефалографию. В прошлом году с помощью него, к примеру, удалось на 36 процентов улучшить работу парализованной в следствие инсульта руки у пациента за девять недель тренировок.

Елизавета Ивтушок