Johns Hopkins University

Интерфейс мозък-машина помогна на човек с парализа да се храни сам

За целта учените от университета "Джон Хопкинс" са използвани роботизирани ръце, които се управляват чрез мозъчни сигнали

от Иван Гайдаров

28 юни 2022 10:49

Johns Hopkins University

Хората с парализа на ръцете в бъдеще ще могат лесно да се хранят сами, след като изследователи от Johns Hopkins University разработиха нова технология, която позволява на частично парализиран човек да контролира роботизирани ръце, свързани чрез интерфейс мозък-машина. Човекът трябва да прави съвсем леки движения с юмруци при определени команди, като "изберете място за рязане", за да накара ръцете, оборудвани с вилица и нож, да нарежат храната и да я поднесат към устата му. Според изследователите по този начин един десерт може да бъде изяден за 90 секунди.

Новият метод се базира на споделена система за контрол, която минимизира количеството умствена информация, необходима за изпълнение на задачата. Той можеше да разпредели своята четиристепенна система за свобода на движение (по две за всяка ръка) на до 12 подстепени за контрол на роботизираните ръце. "Интелигентните" крайници също намаляват работното натоварване.

Технологията, разбира се, тепърва прохожда, като учените искат да добавят сензорна обратна връзка, имитираща усещането за докосване, вместо да разчитат изключително на визуализация. Те също така се надяват да подобрят точността и ефективността, като същевременно намалят нуждата от визуално потвърждение на командата. В дългосрочен план обаче екипът вижда роботизираните крайници, които могат да извършват сложни движения, като инструмент за по-голяма независимост на хората с увреждания.

Тестът

За тестовете на системата учените се спират на 49-годишен мъж, който от близо 30 години страда от моторно увреждане на гръбначния мозък. Участникът е запазил известно движение в рамото и лакътя, частично движение на китката и почти никакво на пръстите. Екипът имплантира шест електродни масива NeuroPort в моторната и соматосензорната кора на двете мозъчни полукълба. Масивите условно покриват невронни региони, представляващи лявата и дясната ръка.

"В нашата споделена стратегия за контрол участникът и манипулаторите се разглеждат като един екип човек-робот и целта е да се даде възможност на човека да контролира минимален набор от ключови мозъчни процеси, за да изпълни задачата, като същевременно се минимизира неговото натоварване. Това е форма на регулируема автономия, при която роботът номинално знае как да изпълнява задача, а човешкият принос се използва за насочване и персонализиране на неговото поведение", обясняват от екипа на изследването.

Технологията

Мозъчно-компютърните интерфейси позволяват на своите потребители да комуникират с външни устройства и да ги контролират, използвайки мозъчни сигнали, а не нормалните изходни пътища на мозъка към периферните нерви и мускули. Възможностите, които тази технология разкрива по отношение на възстановяването на независимостта на хора с тежки увреждания, както и интереса към по-нататъшно разширяване на човешкия контрол върху външните системи мотивират изследователи от много области да се ангажират в тази нова, пълна с предизвикателства сфера.

От началото на новия век броя на изследванията и разработките на мозъчно-компютърните интерфейси нараства експлозивно, а в последните години започнаха и целенасочени усилия да се предоставят лабораторно валидирани системи, които могат да бъдат приложени в реалния свят.