Эта умная инвалидная коляска, управляемая мозгом, дает парализованным людям возможность двигаться

Вождение инвалидной коляски с помощью вашего мозга может звучать как что-то из научно-фантастического фильма. Но они уже становятся все более изощренными — и успешными! — проверено.

Разработки в области управляемых мозгом компьютеров развиваются молниеносно. В результате сегодня все больше и больше устройств способны «читать мысли». Находка для парализованных людей, считает исследователь Хосе Миллан. Он и его коллеги создали управляемую мозгом умную инвалидную коляску, которая преобразует мысли пользователей в механические команды. Тот, который может значительно облегчить жизнь парализованному человеку.

Инвалидная коляска, управляемая мозгом
На самом деле технология, управляемая мозгом, создает канал связи между мозгом пользователя и внешним устройством — в данном случае инвалидной коляской. Мы используем технологию под названием Интерфейс мозговой машины (ИМТ)», — говорит Милан в разговоре с Сентиас. нл. Некоторые сигналы мозга измеряются и оцифровываются. Затем он классифицируется компьютером и преобразуется в действия. «В нашем случае компьютер пытается выяснить, какие команды, например, повернуть налево, повернуть направо или ехать прямо, пользователь-человек хочет отправить инвалидному креслу», — объясняет Миллан. Чтобы измерить активность мозга, мы помещаем электроды на голову человека. Важной частью ИМТ является машинное обучениеМодель сигналов мозга пользователя, ответственных за получение предполагаемой команды».

опыт
Для тестирования инвалидной коляски, управляемой мозгом, исследователи набрали трех человек с квадриплегией (параличом рук и ног). Каждый участник обучался три раза в неделю в течение двух-пяти месяцев. После размещения электродов на голове участника просили подумать, в каком направлении он хочет, чтобы инвалидное кресло двигалось. В частности, участник должен был подумать о движении обеих рук, чтобы повернуть инвалидную коляску влево, и обеих ног, чтобы повернуть ее вправо.

многообещающий
Результаты были многообещающими уже после одной тренировки. Всем трем участникам удалось повернуть инвалидную коляску в нужном направлении в 43–55% случаев. В частности, Участник 1 и Участник 3 двигались как ракета и достигли точности (когда реакция устройства совпадает с мыслью пользователя) между 95 и 98 процентами в конце их тренировок.

Корковая реорганизация
Исследователи наблюдали явный сдвиг в паттернах мозговых волн участников 1 и 3, когда они стали лучше управлять инвалидной коляской. «Сканирование мозга показало, что эти участники становились все более и более искусными в установлении очень специфического мозгового паттерна для «движения влево» и еще одного специфического паттерна для «движения вправо», — говорит Миллан. Однако мы предполагали, что это может произойти. Но мы были очень удивлены тем, насколько сильно это упражнение коррелировало с показателями ИМТ». По сравнению с участниками 1 и 3, по ходу тренировки у участника 2 не наблюдалось значительных изменений в паттернах мозговых волн. Исследователи также увидели, что способность этого участника управлять инвалидной коляской «Это говорит о том, что одного машинного обучения недостаточно для успешного управления инвалидной коляской, управляемой мозгом, — заключает Миллан. — Ясно, что для этого требуется некоторая корковая реорганизация».

Короче говоря, не только компьютер должен научиться правильно обрабатывать сигналы пользователя, но и что-то должно произойти в мозгу пользователя, чтобы правильно управлять компьютером — отсюда и кресло-коляска. «Поэтому должен быть процесс взаимного обучения», — говорит Миллан.

Захламленная комната
Правда, это требует времени. Но когда у вас получается, результат потрясающий. В конце тренинга всех участников попросили передвигать инвалидные коляски в грязной комнате. Им приходилось преодолевать препятствия, такие как разделительная стена и больничные койки, чтобы имитировать реальную среду. И угадайте, что? И участник 1, и участник 3 успешно перемещались в инвалидной коляске, управляемой мозгом, через это хаотичное пространство. Милан гордится. «Это не повседневная работа, — говорит он. «Однако они смогли проехать зигзагом через препятствия прошлого в своем инвалидном кресле». К сожалению, участник 2 не смог выполнить задание. Несмотря на это, по словам Милана, этот участник также выступил превосходно. «Участник 2 также продемонстрировал хороший контроль над инвалидной коляской», — говорит он. «Возможно, это не так хорошо, как у других конкурсантов, но в любом случае это хорошо».

Практика, практика, практика
Исследование опубликовано в журнале iScience, показывает, что устройства, управляемые мозгом, требуют постоянных упражнений. Это не так просто, как многие могут подумать. «Хотя участник 1 показал отличные результаты в конце, он также испытывал трудности на первых нескольких тренировках», — говорит Миллан. Но если парализованные люди готовы заниматься спортом, они обязательно будут за это вознаграждены. Инвалидная коляска, управляемая мозгом, дает им не только мобильность и ловкость, но и независимость.

Исследователи планируют улучшить процесс обучения в будущих исследованиях. «Наши современные алгоритмы позволяют парализованным людям передвигаться по хаотичной комнате достаточно безопасным и эффективным способом», — говорит Миллан. «Теперь мы хотим больше сосредоточиться на участниках и выяснить, как мы можем обучить их лучше и быстрее. Наша конечная цель — дать каждому парализованному человеку возможность как можно больше управлять инвалидной коляской, управляемой мозгом».