Парализованный человек с помощью сознания успешно управляет манипулятором

Парализованная Scheuermann мысленно научилась управлять механической рукой.

В 2012 году парализованной женщине удалось настолько овладеть управлением роботизированным манипулятором с помощью сознания, что это позволило ей съесть плитку шоколада, используя такой манипулятор. Однако исследователи из Университета Питтсбурга не останавливаются на достигнутом результате. За счет совершенствования технологий манипулятора и более тесного сотрудничества с парализованной пациенткой Jan Scheuermann исследователи смогли заменить ранее использовавшийся простой щипковый захват механическим аналогом человеческой руки, которая по желанию пациента может растопырить и сжать пальцы, сложить их щепоткой, поднять большой палец вверх. Все это позволяет использовать более сложные манипуляции с объектами.

Еще в феврале 2012 года, у Schuermann было две электродных сетки с 96 контактными точками в каждой. Они были хирургически имплантированы в ее левую двигательную зону коры головного мозга, которая контролирует правую руку. Подключая нейро-компьютерный интерфейс, она смогла в течение недели занятий научиться двигать рукой взад и вперед, влево и вправо, вверх и вниз. Через несколько месяцев она научилась сгибать назад и вперед запястье, двигать им из стороны в сторону и поворачивать. Она также смогла захватывать предметы с помощью крабоподобной формы руки.

На втором этапе исследований ученые стремились расширить функциональные возможности руки и в то же время сохранить на относительно низком уровне сложность системы управления. Потому что расширение возможностей для манипуляций приводит к значительному усложнению настройки системы. Для манипулятора с 10-ю степенями перемещения (три степени для смещения, три для ориентации, четыре для движения запястья) не было полной уверенности в предпочтениях мозга, будет ли он отдавать предпочтение только одному уровню перемещения или одновременно обрабатывать все 10.

В процессе калибровки манипулятора, Scheuermann показывали анимированное движение руки и новые формы руки, при этом она представляла, как выполняет эти движения, а исследователи в это время фиксировали результирующие сигналы мозга. После выявления соответствующих каждому движению образцов деятельности мозга, эти сигналы затем были переведены в инструкции для робота-манипулятора.

Как и на предыдущем этапе исследований, со временем результаты обучения Scheuermann становились все лучше. При этом, исследователи были удивлены тем, что ее общее умение контролировать более сложную руку с 10-ю степенями свободы оказалось лучше, чем в предыдущих экспериментах, когда использовалась рука с 7-ю степенями свободы. Исследователи также с любопытством обратили внимание, что Schuermann легче удавалось захватывать предметы, если они были показаны ранее в процессе калибровки.

В октябре Schuermann была вновь прооперирована и электродные массивы удалены. С тех пор она с удовольствием вспоминает о времени экспериментов: "Это исследование обогатило мою жизнь, подарило мне новых друзей и коллег, помогло внести свой вклад в исследования, я очень довольна".

Результаты исследований дают новые надежды и для других жертв паралича. "Полученные нами результаты показывают, что люди с полностью парализованными руками могут обрести возможность в высшей степени координированного естественного управления движением", - говорит участник исследований Эндрю Шварц.