30 мая 2020, суббота, 15:57
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

30 мая 2012, 10:12

Управление силой мысли

Фото: Braingate

Прыжок в будущее

Много лет врачи и учёные бьются над созданием идеального протеза, который мог бы обеспечить человеку, потерявшему из-за несчастного случая или болезни конечность, зрение или слух, комфортное существование и возможности, не уступающие здоровым людям. Задачи не просто продления жизни, но роста ее качества, делают єту проблему все более актуальной.

В последнее время учёные добились серьезных успехов как в разработке сложных механических протезов, так и в восстановлении и перенаправлении нервных связей на парализованную конечность или механический аппарат.

Нейрофизиологи из университетов Стэнфорда и Брауна, ведут активные разработки системы BrainGate, первого интерфейса мозг-компьютера (brain-computer interface). Миниатюрный чип размером несколько миллиметров имплантируется в двигательную зону коры головного мозга. Там он с помощью 100 электродов измеряет электрическую активность нейронов и посылает информацию на компьютер, который обрабатывает полученную информацию и принимает соответствующие действия. Разработки и испытания BrainGate ведутся с 2004 года, и технология уже достаточно зрелая, чтобы быть использованной на людях. 16 мая 2012 года исследователи представили общественности видео, демонстрирующее, как полностью парализованная женщина силой мысли — с помощью BrainGate — управляет механической рукой, чтобы взять и поднести к себе контейнер с жидкостью. Разумеется, BrainGate не читает мысли. Управление механической рукой достигается с помощью калибровки программного обеспечения.

Прежде чем начать пользоваться рукой, пациенту необходимо «натренировать» программу, чтобы она распознавала поступающие от мозга на чип сигналы.

Человек напряженно представляет себе, как он двигает руку вверх, и система запоминает, какая комбинация стимулов отвечает за это действие.

Первый успешный опыт применения BrainGate на человеке состоялся уже в 2006 году — тогда дело ограничилось управлением компьютерной мышью. Управление же механической рукой — гораздо более сложные процесс, так как она перемещается не на плоскости, а в пространстве, у руки есть плечевой и локтевой шарнир, а так же самая сложная часть — ладонь, которая должна уметь выполнять самую тонкую работу. Создать чип, который смог бы распознавать команды такой сложности, пока не представляется возможным, поэтому часть функций на себя берёт система. BrainGate не только распознает сигналы от мозга и передает их на механический манипулятор, но и позволяет автоматически схватывать объект, попавший в рабочую зону ладони, а также переходить в безопасный режим и останавливаться, если рука наталкивается на препятствие.

Brain-computer interface может применяться не только для управления механическими устройствами, но и для того, чтобы напрямую восстановить связь мозга с парализованной конечностью. Большинство случаев паралича связано с повреждениями спинного мозга — сигнал от нейронов головного мозга просто не доходит до нужных мышц. В Северо-Западном университете Чикаго нашли способ обойти спинной мозг и восстановить двигательную активность в парализованной конечности у макаки-резуса (над ними проводится значительная часть медицинских опытов, из-за схожести в анатомии с человеком). Используя похожую на BrainGate технологию, учёные имплантировали в мозг обезьяне несколько микрочипов, которые считывают нервные импульсы, передают их на компьютер, которых их расшифровывает и в свою очередь посылает электрический импульс непосредственно в лишенную связи с мозгом мышцу.

Это позволяет добиться поразительной для такой новой разработки точности движений:

тестируемая обезьяна может брать «парализованной» лапой мячик, опускать его в узкое отверстие и нажимать на кнопку.

Пока BrainGate требует довольно большого «адаптера», подключенного прямо к голове пользователя. В будущем разработчики надеются миниатюризировать систему и сделать её беспроводной. Требуются еще годы медицинских испытаний и инженерной работы, прежде чем BrainGate и, тем более, разработка чикагских учёных станет массово доступным, но потенциал такого рода систем огромен. Они позволят увеличить мобильность и качество жизни не только людей, потерявших конечности и требующих сложного протеза, но и людей с самыми сложными случая паралича, лишенных возможности двигать какими бы то ни было мускулами. BrainGate способен помочь даже в сложнейших случаях — известно, что даже после десятилетий, проведенных в состоянии паралича, мозг сохраняет активность в своих двигательных центрах.

Ещё одна группа учёных из Стэнфордского университета занимается исследованиями возможности протезирования одного из самых сложных человеческих органов — глаза. Разумеется, пока это не полностью искусственный глаз, но он может помочь вновь видеть людям с болезнями сетчатки, и, возможно, даже слепым от рождения.

Протез представляет из себя особый силиконовый микрочип, который вживляется непосредственно в сетчатку глаза. У здорового человека сетчатка глаза реагирует на свет и преобразует его в электрический импульс, который уже расшифровывается мозгом.

В случае с новой технологией, электрический импульс генерируется вживленным микрочипом. Он сверхтонкий и беспроводной, и работает по похожему на солнечную батарею принципу: когда на него попадает свет, он создает электрический импульс. Поскольку чип чрезвычайно мал, он реагирует только на инфракрасный спектр. Чтобы обойти эту проблему, будут используются специальные очки с камерой, которые будут преобразовывать обычное изображение в инфракрасное. Хотя специальные очки казалось бы усложняют конструкцию, на деле это избавит человека от болезненных операций и позволит сохранить подвижность глаза. Разумеется, технология пока не проверялась на человеке, но эксперименты на мышах дали положительные результаты.

Этот протез опирается на стимуляцию существующей сетчатки глаза, но сейчас проводятся исследования, целью которых служит разгадать, каким образом кодируется информация, поступающая в мозг. Обычные интерфейсы мозг-компьютер регистрируют импульсы мозга, создаваемые при определенных действиях. Исследователь из университета Корнелла Шейла Ниренберг пытается разработать систему, которая будет кодировать электрические импульсы так, чтобы их «понимал» мозг. Имплантируя электроды в оптический нерв животных, она регистрировала, какие сигналы посылает глаз при виде тех или иных изображений.

После многочисленных опытов, Ниренберг смогла разработать кодировщик, который может посылать непосредственно на глазной нерв импульс, который животное воспринимает как изображение.

Как и в случае с другими современными разработками, потребуются длительные испытания на животных, а затем в клинических условиях, прежде чем технологию смогут применять на людях. Однако Ниренберг уверена, что в будущем её кодировщик можно будет использовать не только для визуальных импульсов, но и для передачи тактильной, звуковой и обонятельной информации.

Сейчас достигнуты серьезные успехи в создании механических протезов, запрограммированных реагировать на электрические импульсы в здоровых мышцах, например, протез кисти может быть «подключен» к плечевым мышцам. Эти технологии постоянно совершенствуются и уже сейчас приносят реальные плоды, поэтому необходимо работать над их совершенствованием и доступностью. Но будущее именно за интерфейсами мозг-машина, и хотя должно пройти еще немало времени, прежде чем имплантанты, расшифровывающие сигналы мозга, станут действительно эффективными, вполне вероятно, что именно они совершат революцию в протезировании.

Обсудите в соцсетях

Главные новости

15:52 25 тыс. россиян, которые остались за границей из-за пандемии, хотят вернуться на родину
15:02 Сотрудника ФСО США застрелили во время протестов в Окленде, массовые беспорядки проходят во многих крупных городах страны
14:41 Госдеп США заявил о перехвате российской партии фальшивых ливийских динаров на миллиард долларов
14:03 Роспотребнадзор ожидает вторую волну коронавируса осенью
12:54 «Вектор» работает над вакциной против коронавируса, которую надо будет закапывать в нос
12:26 В Москве снова задержали участников одиночных пикетов в поддержку Ильи Азара
12:00 Новость из прошлого: 30 мая 2000 года — Делегация МВФ направляется в Москву
11:56 Самотлорское месторождение отмечает 55-летие
11:48 Правительство выделило 11 млрд рублей аэропортам для поддержки во время коронавирусных ограничений
11:25 В новом КоАП появятся штрафы за отказ от прививок
11:02 В Москве пойдет фестиваль «Красная площадь», несмотря на карантин
10:38 В России зарегистрировали 8,9 тыс. новых случаев COVID-19. Всего в стране заразились почти 400 тыс. человек
09:43 В Москве зарегистрировали антирекорд по количеству смертей от COVID-19 за сутки
09:23 Трамп разорвал сотрудничество США с ВОЗ и обвинил Китай в контроле над организацией
29.05 22:33 В Миннеаполисе задержали бывшего полицейского по обвинению в убийстве афроамериканца Джорджа Флойда
29.05 21:49 Минюст опубликовал новый проект КоАП. Из него убрали увеличение размеров штрафов и предложили скидки за негрубые нарушения
29.05 21:02 Путин объявил 24 июня выходным днем
29.05 20:52 Мэр Тольятти подал иск на 15 млн рублей к местному жителю, который назвал его «девочкой по вызову»
29.05 19:50 Завершилась сделка по продаже газеты «Ведомости»
29.05 19:19 Forbes перестал считать Кайли Дженнер миллиардером − она «годами раздувала масштаб и успех своего бизнеса»
29.05 18:22 «Лента.ру», «Газета.ру» и «Московский комсомолец» удалили материалы о пародии Галкина на Путина и Собянина
29.05 17:51 Администратору «Омбудсмена полиции» Игорю Худякову предъявили обвинение
29.05 17:26 Минпросвещения назначило школьные выпускные на 27 июня
29.05 17:11 Журналистов «Эха Москвы» Плющева и Фельгенгауэр второй раз за два дня задержали у здания МВД в Москве
29.05 16:54 «Интерфакс»: Главный храм Минобороны откроют 22 июня
29.05 16:47 Мосгорсуд отменил арест активиста Виктора Немытова. Он проводил пикет в поддержку «Омбудсмена полиции»
29.05 16:29 Главу московского офиса экс‑министра Абызова объявили в международный розыск
29.05 16:07 В Москве у здания МВД возобновились задержания участников пикетов в поддержку Ильи Азара
29.05 15:46 Российским медикам будут считать день за три за работу во время эпидемии
29.05 15:39 Харви Вайнштейна обвинили в изнасиловании еще четыре женщины. Одной из них в момент преступления было 17 лет
29.05 15:14 Роспотребнадзор разрешил после эпидемии пускать в храм не более 10 прихожан одновременно
29.05 14:58 В Башкирии более 500 медиков заразились коронавирусом
29.05 14:36 В Кабардино-Балкарии завели уголовное дело на адвоката, рассказавшую об угрозе изнасилования полицейскими
29.05 14:24 Ракова: Москва сможет перейти к следующему этапу снятия ограничений через две недели
29.05 13:31 В Москве около здания МВД задержали несколько человек, среди них − депутат Мосгорудмы Сергей Митрохин
29.05 12:59 Таиланд возобновит международное авиасообщение с 1 июля
29.05 12:30 Две бактерии помогают насекомым выжить на бедной диете
29.05 12:21 Московская полиция предупредила о незаконности любых публичных мероприятий во время карантина
29.05 12:00 Новость из прошлого: 29 мая 2000 года — Лидер югославской оппозиции рассчитывает на Москву
29.05 11:57 Детский омбудсмен Кузнецова предложила сократить финансирование клиник, которые делают аборты
29.05 11:30 В Южной Корее вернули отмененные ограничения из-за новых случаев COVID-19
29.05 11:30 Аспирантка решила задачу из теории узлов, которая полвека не поддавалась математикам
29.05 10:44 В России 8,5 тыс. новых случаев COVID-19. С начала эпидемии заразились 387 тыс. россиян
29.05 10:19 Голосование по поправкам в Конституцию может пройти на открытом воздухе в течение нескольких дней
29.05 10:01 Флуоресценция клеток организма поможет определить границы опухолей
29.05 09:39 Против основателя «Омбудсмена полиции» Воронцова завели еще два уголовных дела
28.05 21:55 Полиция арестовала подростка, который задушил 9-летнюю девочку
28.05 21:05 ТЭФИ-2020 перенесли на май 2021 года
28.05 20:36 Главреда «Медиазоны» и двух журналистов «Эха Москвы» отпустили из полиции
28.05 20:08 Водолазы нашли тело одной из пропавших в Псковской области девочек
«АвтоВАЗ» «ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Бразилия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венгрия Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан Домодедово Донецк ЕГЭ ЕСПЧ Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет Екатеринбург ЖКХ Израиль Ингушетия Индия Индонезия Интерпол Ирак Иран Испания Италия Йемен КНДР КПРФ Казань Казахстан Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Кипр Киргизия Китай Коми Конституция Красноярск Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Минздрав Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минск Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгордума Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Приморье РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Росгвардия Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат Ростех Ростуризм СМИ СССР США Сахалин Сбербанк Севастополь Сербия Сирия Сколково Славянск Сочи Таджикистан Таиланд Татарстан Трансаэро Турция УЕФА Узбекистан Украина ФАС ФБР ФИФА ФСБ ФСИН ФСКН Филиппины Финляндия Франция Хакасия Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия арест армия археология астрономия аукционы бактерии банкротство беженцы бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес благотворительность блогосфера бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество здоровье землетрясение изнасилование импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коронавирус коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература математика медиа медицина метро мигранты монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость нейробиология некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство право православие преступность продовольствие происшествия ракета рейтинги реклама религия ретейл робототехника рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны социология спецслужбы спутники статистика страхование стрельба строительство суды суицид тарифы театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм убийство фармакология физика фоторепортаж футбол хакеры химия хоккей хулиганство цензура школа шпионаж экология экономика экспорт экстремизм этология «Единая Россия» «Исламское государство» «Нафтогаз Украины» «Правый сектор» «Северный поток» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Лукашенко Александр Новак Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Астраханская область Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Бутовский полигон Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Мутко Владимир Жириновский Владимир Зеленский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин Вячеслав Володин Дальний Восток День Победы Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин Дональд Трамп Евгения Васильева Забайкальский край Интервью ученых Ирина Яровая Иркутская область История человечества Калужская область Кирилл Серебренников Кировская область Конституционный суд Космодром Байконур Краснодарский край Красноярский край Ксения Собчак Ленинградская область МИД России Мария Захарова Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский Московская область Мурманская область Надежда Савченко Наталья Поклонская Нижний Новгород Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олег Дерипаска Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Пермский край Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская область Саратовская область Саудовская Аравия Свердловская область Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Следственный комитет Совбез ООН Совет Федерации Ставропольский край Счетная палата Тереза Мэй Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Человек дня Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Южная Корея Юлия Тимошенко Юрий Чайка авторское право администрация президента акции протеста атомная энергия баллистические ракеты банковский сектор биология большой теннис визовый режим военная авиация выборы губернаторов газовая промышленность гражданская авиация гуманитарная помощь декларации чиновников дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный крушение вертолета легкая атлетика лесные пожары междисциплинарные исследования мобильные приложения морской транспорт некоммерческие организации общественный транспорт патриарх Кирилл пенсионная реформа пищевая промышленность права человека правозащитное движение преступления полицейских публичные лекции российское гражданство русские националисты русский язык сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная служба Федеральная таможенная служба борьба с курением выборы мэра Москвы здравоохранение в России связь и телекоммуникации тюрьмы и колонии Совет по правам человека аварии на железной дороге естественные и точные науки закон об «иностранных агентах» компьютеры и программное обеспечение видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 рейтинг Forbes Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Книга. Знание ВИЧ/СПИД Apple Bitcoin Boeing Facebook G20 Google iPhone IT Microsoft NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Wikileaks YouTube

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.