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

Leap Space представила напечатанный на 3D-принтере ракетный двигатель Serrano для новой ракеты Bighorn

Leap Space представила напечатанный на 3D-принтере ракетный двигатель Serrano для новой ракеты Bighorn

OpenAI впервые признала новую модель ИИ потенциально опасной из-за кибервозможностей

OpenAI впервые признала новую модель ИИ потенциально опасной из-за кибервозможностей

Робошмель сохранит стабильность полета при сильном ветре

Робошмель сохранит стабильность полета при сильном ветре

В Чите протестировали робота–ликвидатора последствий ЧС

В Чите протестировали робота–ликвидатора последствий ЧС

Ученые создали устойчивый к воздуху сверхтонкий сверхпроводник для квантовых устройств

Ученые создали устойчивый к воздуху сверхтонкий сверхпроводник для квантовых устройств

Семь секретных проектов холодной войны, изменивших современные военные технологии

Семь секретных проектов холодной войны, изменивших современные военные технологии

TROUVER представила в России линейку техники 2026 года во главе с роботами-пылесосами S70

TROUVER представила в России линейку техники 2026 года во главе с роботами-пылесосами S70

Ученые МФТИ представили «Нейропарсер» для аналитики видеопотока БПЛА

Ученые МФТИ представили «Нейропарсер» для аналитики видеопотока БПЛА

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Аллергия: каковы причины возникновения, и какие капли от аллергии действительно помогут?

Аллергия: каковы причины возникновения, и какие капли от аллергии действительно помогут?

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Китайские физики впервые получили убедительные доказательства существования новой формы материи

Китайские физики впервые получили убедительные доказательства существования новой формы материи

NASA нашло способ продлить работу Voyager 2: легендарный зонд сможет дольше исследовать межзвездное пространство

NASA нашло способ продлить работу Voyager 2: легендарный зонд сможет дольше исследовать межзвездное пространство

NASA показало мини-вертолеты SkyFall с необычными «плащами» для поиска льда на Марсе

NASA показало мини-вертолеты SkyFall с необычными «плащами» для поиска льда на Марсе

От «Луны-2» до Falcon 9: как человечество уже более 65 лет врезается в Луну

От «Луны-2» до Falcon 9: как человечество уже более 65 лет врезается в Луну