Парализованный мужчина силой мысли управляет роботизированной рукой
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско позволили парализованному человеку управлять роботизированной рукой с помощью устройства, которое передает сигналы из его мозга на компьютер. Исследование опубликовано в Cell .
Он мог хватать, перемещать и бросать предметы, просто представляя, как он выполняет эти действия.
Устройство, известное как интерфейс мозг-компьютер (BCI), проработало рекордные семь месяцев без необходимости настройки. До сих пор подобные устройства работали только день или два.
В основе BCI лежит модель искусственного интеллекта, которая может подстраиваться под небольшие изменения, происходящие в мозге, когда человек повторяет движение (или, в данном случае, воображаемое движение), и учится делать его более совершенным способом.
«Это смешение обучения между людьми и ИИ — следующая фаза для этих интерфейсов мозг-компьютер», — сказал невролог Карунеш Гангули, доктор медицины, доктор философии, профессор неврологии и член Института нейронаук Вейля UCSF. «Это то, что нам нужно для достижения сложной, реалистичной функции».
Ключевым моментом было открытие того, как активность мозга меняется изо дня в день, когда участник исследования неоднократно представлял себе выполнение определенных движений. После того, как ИИ был запрограммирован на учет этих изменений, он работал месяцами.
Местоположение, местоположение, местоположение
Гангули изучал, как паттерны мозговой активности у животных представляют определенные движения, и увидел, что эти представления менялись изо дня в день по мере того, как животное обучалось. Он подозревал, что то же самое происходит и у людей, и именно поэтому их BCI так быстро потеряли способность распознавать эти паттерны.
Гангули и исследователь неврологии Нихилеш Натрадж, доктор философии, работали с участником исследования, который был парализован инсультом несколько лет назад. Он не мог говорить или двигаться.
На поверхности его мозга были имплантированы крошечные датчики , которые могли улавливать мозговую активность, когда он представлял себе движение.
Чтобы увидеть, меняются ли со временем модели работы его мозга, Гангули попросил участника представить, как он двигает различными частями своего тела, например руками, ногами или головой.
Хотя он не мог фактически двигаться, мозг участника все еще мог производить сигналы для движения, когда он представлял себя совершающим его. BCI регистрировал представления мозга об этих движениях через датчики на его мозге.
Команда Гангули обнаружила, что форма представлений в мозге оставалась прежней, но их местоположение немного менялось изо дня в день.
Графическая аннотация. Кредит: Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.02.001
От виртуального к реальному
Затем Гангули попросил участника представить, как он совершает простые движения пальцами, руками или большими пальцами в течение двух недель, в то время как датчики регистрировали активность его мозга для обучения ИИ.
Затем участник попытался управлять роботизированной рукой и кистью. Но движения все еще были не очень точными.
Итак, Гангули заставил участника попрактиковаться на виртуальной руке робота, которая давала ему обратную связь о точности его визуализаций. В конце концов, он заставил виртуальную руку делать то, что он хотел.
После того, как участник начал практиковаться с настоящей рукой робота, ему потребовалось всего несколько практических занятий, чтобы перенести свои навыки в реальный мир.
Он мог заставить роботизированную руку подбирать блоки, поворачивать их и перемещать в новые места. Он даже мог открыть шкаф, достать чашку и поднести ее к диспенсеру для воды.
Спустя несколько месяцев участник все еще мог управлять роботизированной рукой после 15-минутной «настройки», которая проводилась с целью корректировки того, как изменились его представления о движении с тех пор, как он начал использовать устройство.
В настоящее время Гангули совершенствует модели искусственного интеллекта, чтобы роботизированная рука двигалась быстрее и плавнее, и планирует протестировать BCI в домашних условиях.
Для людей, страдающих параличом, возможность самостоятельно есть или пить воду могла бы изменить жизнь.
Гангули считает, что это достижимо.
«Я совершенно уверен, что теперь мы научились строить систему и сможем заставить ее работать», — сказал он.
Другими авторами данного исследования являются Сара Секо и Аделин Ту-Чан из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, а также Реза Абири из Университета Род-Айленда.