Skip to main content
RSS

Видео дня: ученые научили макак управлять креслом-каталкой силой мысли

Моторная инвалидная коляска стала уже привычным транспортным средством для людей, потерявших возможность ходить. Но как быть полностью парализованным людям, например, с квадриплегией параличом всех конечностей или боковым амиотрофическим склерозом в поздней стадии? Нейрофизиологи из университета Дьюка во главе с Мигелем Николелисом продемонстрировали потенциальную возможность для таких пациентов. Они показали, что креслом-каталкой при помощи интерфейса мозг-компьютер может управлять даже макака-резус. Результаты этой демонстрации опубликованы в  режиме open access в журнале Scientific Reports.

 

 

Схема эксперимента. Рисунок из обсуждаемой статьи.

 

Команда Николелис работала с двумя макаками-резусами с 2012 года. В статье они назывались «обезьяна-М» и «обезьяна-К». В кору головного мозга обеих макак имплантировали тончайшие электроды, снимавшие электрическую активность отдельных нейронов. У обезьяны-М «записывали» 79 нейронов в первичной моторной коре,  35 в правой первичной соматосенсорной коре и 26 в задней премоторной коре. У обезьяны К «писали» 72 нейрона в первичной моторной коре обеих полушарий и 72 в первичной соматосенсорной коре обоих полушарий.

 

Схема размещения электродов. Рисунок из обсуждаемой статьи.

 

Для обезьянок сконструировали специальную роботическую четырехколесную «каталку», в которой животных жестко фиксировали за исключением рук, которыми они могли брать виноградины из миски — цели их путешествия. Коляска могла управляться роботом по заданной программе или согласно сигналам, передаваемым по беспроводному интерфейсу.

Сначала макак и интерфейс «тренировали», запуская каталку, управляемую роботом, по заданному маршруту из трёх разных точек. Пути специально сделали петляющими, чтобы макаки смогли думать о движениях вбок и назад для коррекции собственных движений.

После этого каталку переключили на управление интерфейсом мозг-компьютер. Поначалу макаки справлялись не очень хорошо, но затем, после тренировок, дело пошло гораздо лучше. На значительное улучшение своих результатов у макаки-М ушло 3 недели репетиций, а у макаки-К — 6 недель.

 

 

Траектории движения из разных позиций. Рисунок из обсуждаемой статьи.

 

Удивительно и другое: после тренировок исследователи обнаружили «сигнал», который говорил о том, что обезьяны начали оценивать расстояние до лакомства. В начале экспериментов такой сигнал не фиксировался.

«Этого сигнала не было в начале тренировок, но он возник вследствие необходимости обезьяны «стать специалистом» по незнакомой задаче. И это показывает необыкновенную гибкость мозга в работе над тем, чтобы освоить незнакомое устройство (в нашем случае — кресло-каталку) и вписать его в окружающее пространство», — отмечает  Мигель Николелис.

 

Wireless Cortical Brain-Machine Interface for Whole-Body Navigation in Primates. Sankaranarayani Rajangam, Po-He Tseng, Allen Yin, Gary Lehew, David Schwarz, Mikhail A. Lebedev and Miguel A. L. Nicolelis. Scientific Reports. Published online March 3 2016 doi:10.1038/srep22170

#Интерфейс мозг-компьютер  
08 Марта