Управляемый разумом протез руки перемещает отдельные “ пальцы ”

Врачи и биомедицинские инженеры из Джона Хопкинса сообщают, что, по их мнению, является первой успешной попыткой пошевелить пальцами индивидуально и независимо друг от друга с использованием искусственного интеллекта "рука" контролировать движение.

Доказательство концепции, описанное онлайн на этой неделе в Журнале нейронной инженерии, представляет собой потенциальный прогресс в технологиях восстановления улучшенной функции рук тем, кто потерял руки из-за травмы или болезни, говорят исследователи. У молодого человека, над которым проводился эксперимент, не отсутствовала рука или кисть, но он был снабжен устройством, которое, по сути, использовало процедуру картирования мозга для обхода контроля над его собственной рукой и кистью.

"Мы считаем, что это первый раз, когда человек, использующий протез с управляемым сознанием, немедленно выполняет движения отдельными пальцами без серьезной подготовки," говорит старший автор Натан Кроун, M.D., профессор неврологии Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса. "Эта технология выходит за рамки доступных протезов, в которых искусственные пальцы или пальцы движутся как единое целое, совершая захватывающее движение, как при захвате теннисного мяча."

Для эксперимента исследовательская группа привлекла молодого человека с эпилепсией, который уже должен был пройти картирование мозга в отделении мониторинга эпилепсии больницы Джонса Хопкинса, чтобы определить происхождение его приступов.

Помимо сбора данных о частях мозга, участвующих в двигательных движениях, исследователи измерили электрическую активность мозга, участвующую в тактильных ощущениях. Для этого испытуемый был снабжен перчаткой с небольшими вибрирующими зуммерами на кончиках пальцев, которые срабатывали индивидуально для каждого пальца. Исследователи измерили результирующую электрическую активность мозга для каждого соединения пальца.

После сбора моторных и сенсорных данных исследователи запрограммировали протез руки на перемещение соответствующих пальцев в зависимости от того, какая часть мозга была активна. Исследователи включили протез руки, который был подключен к пациенту через мозговые электроды, и попросили испытуемого "считать" об индивидуальном перемещении большого, указательного, среднего, безымянного и мизинца пальцев. Электрическая активность, генерируемая в головном мозге, двигала пальцами.

"Электроды, используемые для измерения активности мозга в этом исследовании, дали нам лучшее разрешение большой области коры, чем все, что мы использовали раньше, и позволили более точное пространственное картирование в головном мозге," говорит Гай Хотсон, аспирант и ведущий автор исследования. "Эта точность позволила нам разделить управление отдельными пальцами."

Первоначально контролируемая разумом конечность имела точность 76 процентов. Как только исследователи соединили безымянный и мизинец вместе, точность увеличилась до 88 процентов.

"Часть мозга, которая управляет мизинцем и безымянным пальцем, перекрывается, и большинство людей сводят два пальца вместе," говорит Кроун. "Логично, что соединение этих двух пальцев улучшило точность."

Исследователи отмечают, что для достижения такого уровня контроля субъекту не требовалось предварительной подготовки, а весь эксперимент занял менее двух часов.

Кроун предупреждает, что до применения этой технологии к фактически отсутствующим конечностям еще несколько лет, и это будет дорогостоящим, требуя обширного картографирования и компьютерного программирования. По данным Коалиции инвалидов, более 100 000 человек, проживающих в США,.S. ампутировали руки или руки, и большинство из них потенциально могло бы извлечь выгоду из такой технологии.