Технологии управления компьютерами и машинами при помощи мыслей в последние годы являются предметом особенно интенсивных исследований. В этой области, захватывающем симбиозе нейробиологии, электроники и робототехники, были достигнуты значительные успехи, реализованные в виде различных типов прямого интерфейса мозг-компьютер (Brain-Machine Interface, BMI). При помощи таких интерфейсов люди могут передавать свои мысли на расстояния, управлять компьютерами, роботами, беспилотниками и даже другими людьми. А недавно исследователи из университета Дюка (Duke University) закончили разработку и создали очередную подобную систему, которая позволяет обезьяне управлять движением инвалидного кресла при помощи только одних мыслей.
Некоторые группы исследователей добились успеха при помощи технологий электроэнцефалографии (EEG), которые при помощи специализированных «головных уборов» позволяют считывать сигналы нервной деятельности из мозга, расшифровывать их и превращать в команды управления. Однако, такая неинвазивная технология обладает рядом существенных ограничений и недостатков, поэтому исследователи из университета Дюка пошли иным путем.
«В некоторых случаях люди-инвалиды, а на них в первую очередь и рассчитаны подобные технологии, не могут даже моргать глазами» — рассказывает Мигель Николелис (Miguel Nicolelis), ведущий ученый, — «Именно в таких случаях использования неинвазивной ЭЭГ явно недостаточно, для этого требуется минимум внедрение специальных внутричерепных имплантатов. Только прямое считывание сигналов способно обеспечить надежное управление инвалидным креслом и другими устройствами».
Имплантат, разработанный группой Мигеля Николелиса, состоит из сотен микронитей, толщина которых не превышает толщины человеческого волоса. Эти матрицы электродов устанавливаются на предмоторных и соматосенсорных областях мозга, обеспечивая снятие сигналов деятельности нейронов этих областей.
Работы в данном направлении были начаты в 2012 году и ученые обучили подопытных обезьян ездить на велосипеде к их миске с кормом. Параллельно с этим было создано специализированное программное обеспечение, которое преобразовывает сигналы мозга в цифровой вид и команды, которые впоследствии были использованы для управления движением автоматизированного инвалидного кресла. Обученной езде на велосипеде обезьяне требовалось лишь подумать о движении в сторону миски с кормом и кресло тут же начинало это движение. Со временем обезьяны приспособились к управлению креслом, после чего они могли ездить на нем быстрее, прямее и эффективнее в целом.
Тем временем ученые, анализируя поток получаемых данных, заметили некоторые неожиданные элементы, связанные с оценкой мозгом обезьяны расстояния до миски с кормом. «Это были сигналы, совершенно отличные от сигналов, которые мы регистрировали в самом начале процесса обучения. И это является следствием того, что наши животные приобрели немалый опыт в деле управления инвалидным креслом» — рассказывает Николелис, — «Это крайне удивительно и это служит яркой демонстрацией гибкости мозга, который постоянно ассимилируется, приспосабливаясь к переменам окружающего мира».
В настоящее время ученым удалось снять и расшифровать сигналы приблизительно от 300 отдельных нейронов. Однако технология изначально рассчитывалась на съем сигналов с 2 тысяч нейронов и ученые сейчас работают над тем, чтобы кардинально увеличить число «подключенных» нейронов. А увеличение количества снимаемой информации, в свою очередь, позволит намного увеличить точность работы системы мысленного управления.
Источник:
