Нейроінтерфейс, як змусити протези відчувати, Православ’я та світ
Паралізована пацієнтка змогла сама себе напоїти
Коли в заголовках ми читаємо «вчені навчили людину керувати чимось силою думки», мова, найімовірніше, йде саме про нейроінтерфейси. Найчастіше йдеться про вживлені в мозок електроди, які безпосередньо зчитують електричну активність нейронів.
Прорив у нейроінтерфейсах намітився з 2012 року, коли повністю паралізована пацієнтка з імплантованими 96 електродами на «чіпі» розміром 5×5 міліметра зуміла натренувати інтерфейс «мозок-комп'ютер» так, що за допомогою керованої ним роботичної руки змогла сама себе напоїти.
вада: сигнал йде в один бік
З того часу розвиток цієї галузі прикладної нейрофізіології йде семимильними кроками. Серед головних досягнень 2016 року – навчити штучну руку ворушити окремими пальцями силою думки (це, щоправда, дуже складне завдання), навчання двох макак керувати силою думки робочими візками.
Але у всіх цих досягнень є одна вада: сигнал іде в один бік. Ви можете взяти склянку з чаєм, але не відчуєте, гаряча вона чи холодна. Заплющивши очі, ви не зможете зрозуміти, де знаходиться ваша рука (це почуття називається пропріоцепцією). Тому активно ведуться роботи і щодо зворотного зв'язку.
Вже були успіхи в експериментах на людях – електричні сигнали від датчиків на протезі йшли або залишки периферичних нервів, або безпосередньо в соматосенсорную кору мозку. Вже потроху вчаться відрізняти шорстке від гладкого, гаряче від холодного, тверде від м'якого.
У майбутньому технологія дозволить відчувати дотик до протезу.
Новий крок на цьому шляху зробили швейцарські нейроінженери. Дослідники використовували неінвазивнутехнологію двофотонної мікроскопії для зчитування активності сотень нейронів із клітинною роздільною здатністю. Автори хотіли перевірити, чи зможуть миші навчитися контролювати нейропротез, використовуючи лише штучний сенсорний зворотний зв'язок.
Використовуючи методи нейровізуалізації в моторній корі, вони дізнавалися, коли в мозку миші активувалися певні нейрони, і пропорційно до їх активності стимулювали нейрони в сенсорній корі. За кожну активацію, що перевищує поріг, гризун отримав винагороду. Так, вже після 20 хвилин навчання він був здатний частіше викликати необхідну активність нейронів.
Вчені зробили висновок: штучне відчуття як сприйнято мозком, а й успішно інтегровано як зворотний зв'язок руху протеза. Мабуть, двосторонній зв'язок залучає основні мозкові функції – тому навчання пройшло так швидко.
Відчувати становище тіла – природно і, можливо, це відчуття породжується базовими нейронними ланцюгами. У майбутньому ця технологія дозволить відчувати дотик до протезу та відчувати силу стиснення об'єктів. Чекатимемо нових робіт.