Новый нейроинтерфейс позволил управлять отдельными пальцами протеза
Американские исследователи создали нейроинтерфейс, разрешающий руководить отдельными пальцами биомеханического протеза. О собственной работе они пишут в Journal of Neural Engineering.
Современные протезы, управляемые мозгом больного,снабжают лишь синхронные перемещения пальцами, при которых кисть трудится, как несложный зажим (подобное перемещение человек совершает, к примеру, в то время, когда берет теннисный мяч). Сотрудники Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, пригласили для принятие участия в опыте больного с эпилепсией, которому для обнаружения очага судорожной активности было назначено электрокортикографическое картирование мозга (ЭКоГ, регистрация мозговой активности посредством электродов, подведенных конкретно к коре мозга).
Схема наложения электродов. Guy Hotson
На участок коры мозга добровольца, несущий ответственность за перемещение кисти, наложили прямоугольную пластину со 128 электродами. Любой из них регистрировал электрическую активность участка мозга диаметром около одного миллиметра. После этого больному внесли предложение поочередно шевелить пальцами и записывали полученные сигналы.
Электрическую активность коры при обработке тактильных ощущений зарегистрировали посредством вибрационной перчатки, раздражающей кончики пальцев.
Полученные эти обработали посредством специально разработанного метода, и методом машинного обучения создали интерфейс упреждающего анализа сигналов мозга. Данный интерфейс разрешил участнику изучения руководить пальцами модульного биомеханического протеза руки (Modular ProstheticLimb) без предварительного обучения.
В начале опыта точность управления отдельными пальцами составила 76 процентов. В то время, когда в методе объединили мизинец и безымянный палец,каковые в норме довольно часто движутся совместно, данный показатель повысился до 88процентов. Точность полного сгибания заданного пальца составила соответственно64 и 77 процентов.
По окончании оптимизации выбора электродов большая точность управления отдельным пальцем достигла 96,5 процента. Перемещениям и тактильной обратной связи сопутствовала своеобразная активация соответствующих участков коры мозга.
«Полученные результаты продемонстрировали, что основанный на ЭКоГ нейроинтерфейс способен применять природную анатомию сенсомоторной коры для управления отдельными пальцами в настоящем времени без предварительных тренировок», — пишут авторы изучения.
По словам одного из них, доктора наук неврологии Нэйтана Кроуна (Nathan Crone), для клинического применения разработку нужно значительно доработать, и основанный на ней протез будет дорогостоящим.
Создатель: Олег Лищук