- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -

Новый рекорд: парализованный набирает восемь слов в минуту с помощью мозгового имплантата

Новый рекорд: парализованный набирает восемь слов в минуту с помощью мозгового имплантата - 1
Источник: Стэнфордский университет

Парализованных людей в мире много. Только в США [1] 5,1 млн человек парализованы в той либо иной степени. В некоторых случаях паралич — прогрессирующий. Боковой амиотрофический склероз [2] — одно из заболеваний, которое приводит к полному параличу. С течением времени человек, страдающий этим заболеванием, теряет возможность управлять даже лицевыми нервами, а в финальной стадии заболевания — и мышцами глазных яблок.

Такие пациенты не могут общаться с окружающими людьми или реагировать на внешние факторы. Они замкнуты в себе, хотя умственная деятельность обычно не затронута. Раньше возможность общения с такими людьми отсутствовала, они были предоставлены самим себе. Но по мере развития технологий новые возможности появляются и в медицине. Например, разработка Нильса Бирбаумера (Niels Birbaumer), сотрудника Wyss Center for Bio and Neuroengineering, помогла понять, что думают люди [3], у которых отсутствует моторно-двигательная активность.

Медики под руководством Бирбаумера создали нейроинтерфейс, измеряющий в режиме реального времени уровень кислорода в крови и электрическую активность мозга [4]. При создании своей системы учёные поставили цель научиться понимать, когда парализованный человек говорит (мысленно) «да», а когда — «нет». Такая система, к сожалению, годится только для диалога в режиме «вопрос — ответ», причем ответы, как видим, односложные.

Коллеги Бирмбауера из Стэнфорда разработали технологию, которая позволяет таким пациентам общаться при помощи печатного текста [5]. Буквы парализованные люди набирают на виртуальной клавиатуре, которая расположена на экране, стоящем перед ними. Правда, технология требует инвазивного вмешательства — вживления мельчайших электродов в головной мозг [4] человека. В системе таких электродов около ста, и они настолько тонкие, что медики могут вживлять их рядом с нейронами участков головного мозга [4], отвечающих за управление движением рук.

Специальная система воспринимает сигналы с этих нейронов, обрабатывает с помощью алгоритма и передаёт по кабелю на компьютер с устройством ввода. Для набора текста человеку с электродом нужно представить, как он двигает рукой, нажимая на виртуальную кнопку с буквой, показываемую ему на экране.

Перед использованием системы пациенту необходима тренировка, но у большинства добровольцев управлять виртуальной клавиатурой получается практически сразу. После тренировки участников проекта просят напечатать фразу «The quick brown fox jumped over the lazy dog», в которой содержатся все буквы английского алфавита и пробелы. Сейчас ученые из Стэнфорда во главе с Кришна Шеной и Джейми Хнедресоном работают с тремя добровольцами. Все они парализованы, хотя и имеют возможность управлять мышцами глаз, мимическими мышцами или даже полностью сохраняют способность контролировать мимику и даже говорить.

Один из пациентов по имени Деннис Дэгрей потерял возможность двигаться в 2007 году. Он пошел выбрасывать мусор, хотя на улице шел дождь. Не донеся пакеты с отходами до мусорного контейнера всего на несколько метров, он поскользнулся на траве и упал. При падении Дэгрей сильно стукнулся подбородком, что привело к повреждению спинного мозга [4]. Дэгрей не может управлять ни одной мышцей, расположенной ниже точки, где череп соединяется с позвоночником. Он может говорить, но не может набирать текст или управлять компьютером.

Новая технология помогла Деннису и еще двум добровольцам снова общаться при помощи компьютера. Скорость набора в этом случае составила 7,8, 6,3 и 2,7 слова в минуту для каждого из пациентов. Деннис — лидер тройки, его показатель — почти 8 слов в минуту.

Для сравнения, скорость набора текста на экране смартфона обычным человеком, хорошо знакомым с современными технологиями, составляет 12-30 слов в минуту. Отставание от нижней границы у Денниса не такое уж и большое. Сам он воспринимает новую систему как видеоигру, которая доставляет большое удовольствие и за которую не нужно платить.

Женщина, которая также участвует в эксперименте, однажды помогла разработчикам обнаружить баг в системе. В тот день она пыталась общаться, как обычно, но не получалось — курсор не двигался вправо. Она тоже сохранила способность говорить, поэтому смогла сообщить о проблеме разработчикам. После трех дней поисков бага они его все же нашли и поняли, что пациентка была права.

Пока что система, которую создали ученые из Стэнфорда, является пробной. Она основывается на результатах исследования этой же команды, проведенного в 2015 году. Тогда специалистам удалось создать алгоритм, обрабатывающий сигнал мозга [4] обезьяны (позже — человека) и направляющий курсор на экране в ту сторону, куда его захотел передвинуть обладатель вживленного электрода.

Это лишь прототип, который разработчики будут совершенствовать. Через 10 лет, как считают участники проекта, системы будут гораздо совершенными: с автокалибровкой, беспроводные и миниатюрные. Никаких железок, торчащих из головы, не будет. Работать с такой системой смогут люди как с частичным параличом, так и пациенты, полностью лишенные возможности двигаться.

Автор: marks

Источник [6]


Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru

Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/budushhee-zdes/245725

Ссылки в тексте:

[1] Только в США: http://scopeblog.stanford.edu/2017/02/21/pure-brainpower-directs-onscreen-cursor-letting-paralyzed-people-type/

[2] Боковой амиотрофический склероз: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%84%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%81%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B7

[3] думают люди: https://geektimes.ru/post/285444/

[4] мозга: http://www.braintools.ru

[5] помощи печатного текста: http://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/bionics/new-record-for-typing-by-brain-paralyzed-man-uses-brain-implant-to-type-8-words-per-minute

[6] Источник: https://geektimes.ru/post/286234/