Управляемые силой мысли коляски смогут вернуть мобильность парализованным людям

Это не научная фантастика — исследователи продемонстрировали как частично (или полностью) парализованные люди могут управлять "силой мысли" инвалидными колясками передвигаясь даже в сильно захламленных местах.

Преобразовывая мысли пользователей в механические команды, инвалидная коляска, управляемая разумом, может помочь парализованному человеку заново обрести подвижность. В исследовании, опубликованном в журнале iScience, исследователи демонстрируют, что пользователи с параличом нижних конечностей могут управлять инвалидными колясками силой мысли, хоть и после длительного обучения.

Для эксперимента разработчики набрали трех человек с тетраплегией для лонгитюдного исследования. Каждый из участников проходил тренинги три раза в неделю в течение от 2 до 5 месяцев. Участники носили специальные "шапки", которые определяли активность их мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), которая затем преобразовывалась в механические команды для инвалидных колясок через устройство интерфейса мозг-машина. Участников попросили контролировать направление инвалидной коляски, думая о движении частей тела. В частности, им нужно было подумать о движении обеих рук, чтобы повернуть налево, и обеих ног, чтобы повернуть направо.

На первом обучающем занятии у трех участников были одинаковые уровни точности — когда ответы устройства совпадали с мыслями пользователей — от 43% до 55%. В ходе обучения группа специалистов по устройству интерфейса "мозг-машина" заметила значительное улучшение точности у участника 1, который к концу обучения достиг точности более 95%. Команда также наблюдала увеличение точности у участника 3 до 98% в середине его обучения, прежде чем команда обновила его устройство новым алгоритмом.

Улучшение, наблюдаемое у участников 1 и 3, коррелирует с улучшением распознавания признаков, то есть способности алгоритма отличать паттерн активности мозга, закодированный для мыслей "иди налево", от шаблона для "иди направо". Команда обнаружила, что лучшее различие характеристик является результатом не только машинного обучения устройства, но и обучения в мозгу участников. ЭЭГ участников 1 и 3 показала четкие сдвиги в паттернах мозговых волн, поскольку они улучшили точность управления сознанием устройства.

По сравнению с участниками 1 и 3, у участника 2 не было значительных изменений в паттернах мозговой активности на протяжении всего обучения. Его точность увеличилась лишь незначительно в течение первых нескольких сессий, которая оставалась стабильной до конца тренировочного периода. По словам авторов работы, одного только машинного обучения недостаточно для успешного управления таким сложным устройством.

К концу обучения всех участников попросили проехать на инвалидных колясках по захламленной больничной палате. Им приходилось преодолевать препятствия, такие как перегородка в комнате и больничные койки, которые имитируют реальную среду. Оба участника 1 и 3 выполнили задание, а участник 2 не справился с ним.

Авторы комментируют свои результаты так:

Похоже, что для того, чтобы кто-то приобрел хороший контроль над интерфейсом мозг-машина, который позволяет ему выполнять относительно сложную повседневную деятельность, такую ​​​​как вождение инвалидной коляски в естественной среде, требуется некоторая нейропластическая реорганизация в нашей коре.

В исследовании также подчеркивалась роль долгосрочного обучения пользователей. По словам ученых, хотя участник 1 показал исключительные результаты в конце, он также испытывал трудности на первых нескольких тренировках. Продольное исследование является одним из первых, в котором оценивается клиническое применение неинвазивной технологии интерфейса "мозг-машина" у людей с тетраплегией.

Затем команда хочет выяснить, почему участник 2 не испытал эффекта обучения. Они надеются провести более подробный анализ сигналов мозга всех участников, чтобы понять их различия и возможные варианты решения проблемы для людей, испытывающих трудности с процессом обучения в будущем.

Читайте также

Anthropic заблокировала пять случаев использования Claude для потенциально опасных биологических исследований

Anthropic заблокировала пять случаев использования Claude для потенциально опасных биологических исследований

ИИ-агенты OpenAI тайно общались через сторонние сайты

ИИ-агенты OpenAI тайно общались через сторонние сайты

ИИ научился различать мысленно произнесенные слова с точностью 78%

ИИ научился различать мысленно произнесенные слова с точностью 78%

ИИ и квантовые технологии объединили для анализа МРТ-снимков головного мозга

ИИ и квантовые технологии объединили для анализа МРТ-снимков головного мозга

OpenAI использовала 10 000 ИИ-агентов для решения задачи тысячелетия

OpenAI использовала 10 000 ИИ-агентов для решения задачи тысячелетия

Умное покрытие спасет сверхпроводники от перегорания

Умное покрытие спасет сверхпроводники от перегорания

Астрофизические алгоритмы применили для моделирования земной аэродинамики

Астрофизические алгоритмы применили для моделирования земной аэродинамики

Сверхзвуковой самолет NASA X-59 завершил 25 испытательных полетов

Сверхзвуковой самолет NASA X-59 завершил 25 испытательных полетов

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей

Почти 3000 взрывов звезд указали на то, что темная энергия меняется со временем

Почти 3000 взрывов звезд указали на то, что темная энергия меняется со временем

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

Меркурий сжимается быстрее, чем считали ученые

Меркурий сжимается быстрее, чем считали ученые