Ежедневное использование роботов и нейропротезов, управляемых мозгом, является очень интересным для людей, страдающих тяжелыми двигательными нарушениями.
Новое исследование, проведенное Техасским университетом в Остине, делает шаг вперед в области интерфейсов мозг-машин - компьютерных систем, которые превращают деятельность разума в действие.
В этом исследовании несколько человек с двигательными нарушениями могли управлять инвалидным креслом, которое переводит их мысли в движение. Исследование также важно из-за неинвазивного оборудования, используемого для управления инвалидной коляской.
Хосе дель Р. Миллан, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Chandra Family инженерной школы Кокрелла, возглавлявший международную исследовательскую группу, сказал:
“Мы продемонстрировали, что люди, которые станут конечными пользователями устройств такого типа, смогут ориентироваться в естественной среде с помощью связи мозг -машинный интерфейс ”.
Идея инвалидной коляски с мысленным приводом изучалась годами. Тем не менее, большинство усилий было направлено на людей, не являющихся инвалидами, или стимулы, которые заставляют инвалидную коляску управлять пользователем, а не наоборот ”.
В этом случае три человека с тетраплегией - неспособностью двигать руками и ногами из-за травм позвоночника — управляли инвалидной коляской с разной степенью успеха в хаотичной, естественной обстановке. Интерфейс фиксировал их мозговую активность, а алгоритм машинного обучения преобразовывал ее в инструкции по управлению инвалидной коляской.
Ученые отметили: “Это признак будущей коммерческой жизнеспособности инвалидных колясок с мозговым приводом, которые могут помочь людям с ограниченными двигательными функциями”.
“Исследование также важно из-за неинвазивного оборудования, используемого для управления инвалидной коляской”.
Удивительно, но ученые не имплантировали участникам никаких устройств и не применяли к ним никаких видов стимуляции. Участники должны были носить шапочку с электродами, которые регистрировали электрическую активность мозга, известную как электроэнцефалограмма (ЭЭГ). Эти электрические сигналы были усилены и переданы на компьютер, переводя мысли каждого участника в действие.
Два важных фактора внесли основной вклад в успех исследования. Первый включает в себя программу обучения для пользователей.
Техникам визуализации перемещения кресла обучали пользователей так же, как они научились бы двигать руками и ногами. Активность мозга участников исследования менялась по мере того, как они отдавали команды,
и ученые могли отслеживать эти изменения.
Второй вклад заимствован у робототехники. Чтобы лучше понимать окружающую обстановку, ученые оснастили свои инвалидные коляски датчиками. Кроме того, они использовали программное обеспечение для роботизированного интеллекта, чтобы помочь инвалидной коляске передвигаться точно и безопасно, заполняя пробелы в командах пользователей.
Миллан сказал: “Это очень похоже на езду на лошади. Всадник может приказать лошади повернуть налево или въехать в ворота. Но лошади в конечном итоге придется найти оптимальный способ выполнения этих команд ”.
В состав команды проекта входят Лука Тонин из Университета Падуи в Италии; Серафим Пердикис из Университета Эссекса в Соединенном Королевстве; Тайлан Дениз Кузу, Хорхе Пардо, Томас Армин Шильдхауэр, Мирко Аах и Рамон Мартинес-Оливера из Рурского университета в Бохуме в Германии; Бастьен Орсе из Федеральной политехнической школыде Лозанна в Швейцарии; и Кьюва Ли из Центра био- и нейроинженерии Висса в Швейцарии.
