Нейростарости: ученые научили макак управлять креслом-каталкой силой мысли

Cегодня мы публикуем интервью с мировым лидером в области интерфейсов «мозг-компьютер» Михаилом Лебедевым. Но перед этим мы ходим рассказать об одной из самых известных его работ, которая вышла ещё до появления домена Neuronovosti.Ru.

Моторная инвалидная коляска стала уже привычным транспортным средством для людей, потерявших возможность ходить. Но как быть полностью парализованным людям, например, с квадриплегией — параличом всех конечностей или боковым амиотрофическим склерозом в поздней стадии? Нейрофизиологи из университета Дьюка во главе с Мигелем Николелисом и Михаилом Лебедевым продемонстрировали потенциальную возможность для таких пациентов. Они показали, что транспортным средством при помощи интерфейса мозг-компьютер может управлять даже макака-резус. Результаты этой демонстрации были опубликованы в режиме open access в журнале Scientific Reports.

Схема экспериментаРисунок из обсуждаемой статьи.


Команда Лебедева и Николелиса работала с двумя макаками-резусами с 2012 года. В статье они назывались «обезьяна-М» и «обезьяна-К». В кору головного мозга обеих макак имплантировали тончайшие электроды, снимавшие электрическую активность отдельных нейронов. У обезьяны-М «записывали» 79 нейронов в первичной моторной коре,  35 в правой первичной соматосенсорной коре и 26 в задней премоторной коре. У обезьяны К «писали» 72 нейрона в первичной моторной коре обеих полушарий и 72 в первичной соматосенсорной коре обоих полушарий.

 

Схема размещения электродовРисунок из обсуждаемой статьи.


Для обезьянок сконструировали специальную роботическую четырехколесную «каталку», в которой животных жестко фиксировали за исключением рук, которыми они могли брать виноградины из миски — цели их путешествия. Коляска могла управляться роботом по заданной программе или согласно сигналам, передаваемым по беспроводному интерфейсу.

Сначала макак и интерфейс «тренировали», запуская каталку, управляемую роботом, по заданному маршруту из трёх разных точек. Пути специально сделали петляющими, чтобы макаки смогли думать о движениях вбок и назад для коррекции собственных движений.

После этого каталку переключили на управление интерфейсом мозг-компьютер. Поначалу макаки справлялись не очень хорошо, но затем, после тренировок, дело пошло гораздо лучше. На значительное улучшение своих результатов у макаки-М ушло 3 недели репетиций, а у макаки-К — 6 недель.

 

 

Траектории движения из разных позицийРисунок из обсуждаемой статьи.


Удивительно и другое: после тренировок исследователи обнаружили «сигнал», который говорил о том, что обезьяны начали оценивать расстояние до лакомства. В начале экспериментов такой сигнал не фиксировался.

«Этого сигнала не было в начале тренировок, но он возник вследствие необходимости обезьяны «стать специалистом» по незнакомой задаче. И это показывает необыкновенную гибкость мозга в работе над тем, чтобы освоить незнакомое устройство (в нашем случае — кресло-каталку) и вписать его в окружающее пространство», — отмечает  Мигель Николелис.


Текст: Алексей Паевский

Wireless Cortical Brain-Machine Interface for Whole-Body Navigation in Primates. Sankaranarayani Rajangam, Po-He Tseng, Allen Yin, Gary Lehew, David Schwarz, Mikhail A. Lebedev and Miguel A. L. Nicolelis. Scientific Reports. Published online March 3 2016 doi:10.1038/srep22170

 

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *