Этот имплантат позволяет парализованным людям печатать с их умами

Этот имплантат позволяет парализованным людям печатать с их умами

Взаимодействие «мозг-компьютер» недавно позволило людям с сильной слабостью конечности вводить данные с помощью прямого контроля мозга на самых высоких скоростях и уровнях точности, о которых сообщалось на сегодняшний день.

Двое из участников имеют боковой амиотрофический склероз, также называемый болезнью Лу Герига, и у одного есть травма спинного мозга.

Каждый из них имел один или два массива электродов размером с детское аспирин, помещенное в их мозг, для регистрации сигналов от моторной коры, региона, контролирующего движение мышц. Сигналы были переданы на компьютер по кабелю и переведены алгоритмами в команды «точка-и-щелчок», направляющие курсор на символы на экранной клавиатуре.

Каждый участник, после минимального обучения, усвоил технику настолько, чтобы превзойти результаты любого предыдущего теста интерфейсов с мозгом-компьютером или BCI, чтобы улучшить общение людей с одинаково нарушенным движением. Примечательно, что они достигли уровня набора текста без использования автоматической помощи по завершению ввода текста, распространенной в настоящее время в электронных приложениях для клавиатур, что, вероятно, повысило бы их производительность.

Один участник, Деннис Деграй из Menlo Park, Калифорния, смог набирать правильные символы 39 в минуту, что эквивалентно примерно восьми словам в минуту.

Исследователи говорят, что этот подход «точка-и-клик» может применяться к различным вычислительным устройствам, включая смартфоны и планшеты, без существенных изменений. Их результаты появляются в журнале eLife.

«Это похоже на одну из самых классных видеоигр, с которыми я когда-либо играл. И мне даже не нужно класть туда четверть.


Получите последние новости от InnerSelf


«Успех нашего исследования является важной вехой на пути к улучшению качества жизни людей с параличом», - говорит профессор нейрохирургии в Стэнфордском университете Джейми Хендерсон, который выполнил две из трех процедур имплантации устройств в Стэнфордской больнице. Третий состоялся в больнице Массачусетса.

«В этом исследовании сообщается о максимальной скорости и точности, в три раза выше того, что было показано ранее», - говорит старший преподаватель Кришна Шеной, профессор электротехники. «Мы приближаемся к скорости, с которой вы можете набирать текст на своем мобильном телефоне».

«Спектакль действительно захватывающий», - говорит бывший ученый-докторант Четан Панданариф, который теперь имеет совместное назначение в Университете Эмори и Технологическом институте Джорджии в качестве доцента биомедицинской инженерии. «Мы достигаем скорости общения, и многие люди с параличом руки и руки будут полезны. Это важный шаг для создания устройств, которые могут быть пригодны для использования в реальном мире ».

Лаборатория Шеной впервые разработала алгоритмы, используемые для декодирования сложных залпов электрических сигналов, возбуждаемых нервными клетками в моторной коре, головном мозговом центре для движения и превращении их в реальном времени в действия, обычно выполняемые спинным мозгом и мышцами.

«Эти высокоэффективные алгоритмы BCI в клинических испытаниях человека демонстрируют потенциал этого класса технологий для восстановления связи с людьми с параличом», - говорит докторант Павел Нуюцюкиан.

«Я вынимал мусор под дождем»

Миллионы людей с параличом живут в Соединенных Штатах. Иногда их паралич наступает постепенно, как это происходит при БАС. Иногда это происходит внезапно, как в случае с Дегреем.

Теперь 64, Degray стал quadriplegic в октябре 10, 2007, когда он упал и получил жизненно важную травму спинного мозга. «Я вынимал мусор под дождем, - сказал он. Держа мусор в одной руке и перерабатывая в другой, он поскользнулся на траве и приземлился на подбородок. Этот удар пощадил ему мозг, но сильно ранил его позвоночник, отрезав всю связь между его мозгом и мускулатурой с головы вниз. «У меня ничего не происходит под ключицами», - говорит он.

Degray получила два устройства имплантатов в руках Хендерсона в августе 2016. В нескольких последующих исследовательских сессиях он и другие два участника исследования, которым проводили подобные операции, поощряли попытки или визуализацию моделей желаемых движений рук, рук и пальцев. Результирующие нейронные сигналы от моторной коры были электронным образом извлечены встроенными записывающими устройствами, переданы на компьютер и переведены алгоритмами Шеной в команды, направляющие курсор на экранную клавиатуру на символы, заданные участниками.

Быстрая коричневая лиса ...

Исследователи измерили скорость, с которой пациенты могли правильно копировать фразы и предложения - например, «Быстрая коричневая лиса перепрыгнула через ленивую собаку». Средняя скорость составляла 7.8 слов в минуту для слов Degray и 6.3 и 2.7 в минуту, соответственно, для двух других участников.

Исследовательская система, используемая в исследовании, внутрикортикальный интерфейс мозга и компьютера, называемый системой Neural Interface BrainGate, представляет собой новейшее поколение BCI. Предыдущие поколения воспринимали сигналы сначала с помощью электрических проводов, размещенных на волосистой части головы, а затем путем хирургического вмешательства на поверхности мозга под черепом.

Внутрикортикальный BCI использует крошечный кремниевый чип размером чуть более одной шестой дюйма, из которого выступают электроды 100, которые проникают в мозг примерно до четверти и проникают в электрическую активность отдельных нервных клеток в моторной коре.

Хендерсон сравнил полученное улучшенное разрешение нейронного восприятия по сравнению с тем, что было в BCI старшего поколения, до того, как раздавать аплодисменты метрам отдельным членам студийной аудитории, а не просто размещать их на потолке », так что вы можете сказать, насколько сложно и как быстро каждый человек в аудитории хлопает ».

Беспроводная система 24 / 7

Наступит день - ближе к пяти, чем через 10 лет, прогнозирует Shenoy - когда самокалибрующаяся, полностью имплантированная беспроводная система может использоваться без помощи воспитателя, не оказывает никакого косметического воздействия. и может использоваться круглосуточно.

«Я не вижу никаких непреодолимых проблем, - говорит он. «Мы знаем шаги, которые мы должны предпринять, чтобы добраться туда».

Дегра, которая продолжает активно участвовать в исследовании, умела печатать до своей аварии, но не была экспертом в этом. Он описал свою недавно открытую доблесть на языке поклонника видеоигр.

«Это похоже на одну из самых классных видеоигр, с которой я когда-либо играл, - говорит он. «И мне даже не нужно класть туда четверть».

Стэнфордский исследовательский ассистент Кристин Блабе также является соавтором исследования, как и исследователи BrainGate из Массачусетской общей больницы и Case Western University.

Финансирование осуществлялось Национальными институтами здравоохранения, Стэнфордским управлением по докторантуре, Фондом Крэйга Х. Нейлсена, Программой подготовки медицинских работников в Стэнфорде, Стэнфордским био-NeuroVentures, Стэнфордским институтом нейроинновационной и трансляционной нейронауки, Стэнфордским институтом нейробиологии , Ларри и Памела Гарлик, Самуэль и Бетси Ривз, Медицинский институт Говарда Хьюза, Департамент по делам ветеранов США, Институт комплексных исследований мерцательной аритмии и инсульта, МГХ-Дин и Массачусетская общая больница.

Управление лицензирования технологий Стэнфорда обладает интеллектуальной собственностью по межкортикальным инженерным достижениям, связанным с BCI, выполненным в лаборатории Shenoy.

Источник: Брюс Голдман Стэнфордский университет

Книги по этой теме

{amazonWS: searchindex = Книги; ключевые слова = парализованные люди; maxresults = 3}

Другие статьи этого автора

Вам также может понравиться

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

Следуйте за InnerSelf

facebook-значокTwitter-значокНовости-значок

Получить последнее по электронной почте

{Emailcloak = выкл}

ВНУТРЕННИЕ ГОЛОСЫ

САМОЕ ЧИТАЕМОЕ

Как мозг сложнее, чем предполагает анатомия
Как мозг сложнее, чем предполагает анатомия
by Сальваторе Доменик Моргера

ОТ РЕДАКТОРОВ

День расплаты настал для Республиканской партии
by Роберт Дженнингс, InnerSelf.com
Республиканская партия больше не является проамериканской политической партией. Это нелегитимная псевдополитическая партия, полная радикалов и реакционеров, чья заявленная цель - сорвать, дестабилизировать и ...
Почему Дональд Трамп может быть самым большим неудачником в истории
by Роберт Дженнингс, InnerSelf.com
Обновлено 2 июля 20020 г. - Вся эта пандемия коронавируса стоит целое состояние, может быть, 2, 3 или 4 состояния, неизвестного размера. Ах да, и сотни тысяч, а может и миллионов людей умрут ...
Голубые глаза против коричневых глаз: как учат расизму
by Мари Т. Рассел, Внутренний
В этом эпизоде ​​Oprah Show 1992 года отмеченная наградами активистка и пропагандист антирасизма Джейн Эллиотт преподала аудитории сложный урок о расизме, демонстрируя, насколько легко выучить предрассудки.
Изменения придут ...
by Мари Т. Рассел, Внутренний
(30 мая 2020 г.) Когда я смотрю новости о событиях в Филадельфии и других городах страны, мое сердце болит от того, что происходит. Я знаю, что это часть больших перемен, которые происходят ...
Песня может поднять сердце и душу
by Мари Т. Рассел, Внутренний
У меня есть несколько способов, с помощью которых я могу избавиться от темноты, когда обнаружу, что она закралась. Один из них - садоводство или времяпровождение на природе. Другое молчание. Еще один способ чтения. И тот, который ...