Наука и технологии России

Вход Регистрация

Как работает интерфейс «мозг-компьютер»?

Технологии интерфейса «мозг-компьютер» - способ общения с миром обездвиженных людей. Как они работают? Объяснил на примере экспериментов на обезьянах д.б.н., профессор Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Александр Фролов. Доклад нейробиолога состоялся в рамках II Осеннего научного форума «От фундаментальной нейронауки к практике», который проходил 16 ноября в Научном центре неврологии.

«Эксперимент на обезьянах проходит в три этапа. На первом этапе обезьяна учится с помощью джойстика переводить курсор к заданной цели. В случае если курсор её достигает, обезьяна получает некоторое подкрепление. Когда она выучивает эту задачу достаточно хорошо, ей в первичную моторную область мозга вживляют электроды. Хотя, согласно последним данным, не так важно, в какую область вживлять матрицу. Мозг обезьяны очень пластичен, и с задачей управления курсором может справиться любая моторная область, а их в мозгу животного много, –рассказывает Александр Фролов. – В результате, матрица электродов регистрирует активность мозга, которая соответствует движению курсора, то есть происходит связанное с ним сенсомоторное преобразование. Когда становится возможным предсказать направление движение по активности мозга, движение обезьяны от курсора не отключается, но отключается сигнал управления курсором со стороны джойстика. Обезьяна продолжает двигать этот джойстик, сигналы, соответствующие направлению этого движения, снимаются и преобразуются в сигнал управления джойстика. Сигнал уже идёт не от джойстика, а от мозга. Но он соответствует реальным движением джойстика. На последнем этапе лапу обезьяны фиксируют, и это управление происходит только джойстиком.

Сейчас уже сделано довольно много таких экспериментов, вплоть до того, что обезьяны достаточно уверенно управляют точкой манипулятора в 3D-пространстве».

мозг-компьютер Для полностью обездвиженных людей единственным способом общения с внешним миром является интерфейс «мозг-компьютер». Фото: Ed Schipul/flickr

Новая тенденция в исследованиях интерфейса «мозг-компьютер» заключается в том, что изучается не только управление внешними устройствами по сигналу мозга, но и сенсорная стимуляция мозга (можно сказать, виртуальная) от внешнего мира.

«В таком эксперименте обезьяна с помощью сигналов мозга управляет движением виртуальной руки, которая может перемещаться к трём виртуальным целям, –  объясняет нейробиолог. – У этих целей разные виртуальные «шероховатости», я буду так говорить. Шероховатость от этих целей передаётся в мозг по обратной связи. То есть одна матрица электродов, встроенная в первичную моторную кору, передаёт «указания» мозга виртуальной руке, а первичная соматосенсорная кора получает информацию о шероховатости этой цели с помощью стимуляции. Таким образом, обезьяна должна методом «нащупывания» определить, за какую из них она получит реальное подкрепление.

Эта система замкнутая. Это не интерфейс «мозг-компьютер», а интерфейс «мозг-компьютер-мозг». Сейчас эти системы находятся на пике исследований».

Такие эксперименты находят практическое применение в виде социальной реабилитации полностью обездвиженных больных. Например, при боковом амиотрофическом склерозе или разрыве спинного мозга. Для таких людей единственным способом общения с внешним миром является интерфейс «мозг-компьютер».

РЕЙТИНГ

4.20
голосов: 5

Обсуждение