Інтерфейси мозок-машина дають надію на травми мозку, зір
Поле, що зароджується, описує зусилля з використання відомого про те, як мозок обробляє та упаковує інформацію, для розробки машин або пристроїв, які допомагають людям відновити роботу після травми чи захворювання.
Подумайте: Ваш мозок сам може керувати курсором комп’ютера.
Це не так науково-фантастично, як це звучить. На Neuroscience 2010 у Сан-Дієго цього тижня, на щорічній зустрічі Товариства неврології, дослідники повідомили про те, як інтерфейси мозок-машина дозволяють керувати мозком курсорами, пришвидшуючи відновлення контролю рук у хворих на інсульт, і даючи надію на відновлення зору після пошкодження сітківки.
Усього за 6 хвилин учасники одного дослідження дізналися, як рухати курсор на екрані лише своїми думками, сказала Анна Роуз Чайлдрес, доктор філософії, науковий співробітник Медичної школи Університету Пенсільванії.
Ось як: Учасники знаходились у функціональному МРТ-сканері, який реєструє кровотік в активних ділянках мозку. Інші дослідження припускають, що коли люди отримують зворотний зв’язок щодо цих мозкових сигналів, вони можуть отримати контроль над ними.
Коли учасники лежали в сканері, комп’ютери навчилися виявляти два шаблони мозку, виставлені волонтерами. В одному учасникам було запропоновано подумати про те, як бити тенісний м’яч, а в іншому - уявити собі переїзд з однієї кімнати в іншу.
Далі вони повторили схеми мислення і пересунули екранний курсор, пов’язаний з їхньою мозковою діяльністю.
"Кожна думка пов'язана з активністю в певній частині мозку", - сказала Чайлдресс. Тенісний м'яч представляв собою повторювану активність рук, а перехід від кімнати до кімнати - просторову навігацію.
Усі 14 випробуваних, після короткого тренінгу, змогли рухати курсор своїми думками.
В інших дослідженнях поєднання стимуляції мозку та фізичної терапії пришвидшило відновлення контролю рук у хворих на інсульт, сказав Сатоко Коганемару, доктор медичних наук, доктор філософії, дослідник з Університету Кіото в Японії.
"Інсульт призводить до аномально підвищеного напруження м'язів плюс м'язової слабкості", - сказала вона.
Вона призначила транскраніальну магнітну стимуляцію, неінвазивну техніку, що іноді застосовується для лікування депресії, 9 пацієнтам з інсультом. Його застосовували над тією стороною мозку, яка була пошкоджена інсультом, в області, пов’язаній з моторним контролем.
Пацієнти також виконували “рухову практику”, скорочуючи та звільняючи м’язи пальців та зап’ястя.
Комбінована терапія тривала двічі на тиждень протягом 6 тижнів.
Коганемару показав відео одного пацієнта. "Ми виявили, що пацієнт може рухати зап'ястя та руку в більш широкому діапазоні", - сказала вона. За її словами, пацієнт також міцніше стискав руки.
Через три місяці вдосконалення збереглися. Чому? "Завдяки практиці та стимулюванню мозку мозок адаптується, - сказав Коганемару, - сприяючи кращому контролю над м'язом".
Для людей, які страждають на дегенеративні захворювання сітківки, нова штучна сітківка виглядає так, ніби вона може відновити нормальний зір, ніж існуючі протези сітківки, сказала Шейла Ніренберг, доктор філософії, науковий співробітник медичного коледжу Вейла Корнелла в Нью-Йорку.
"Нічого близького до нормального зору неможливо", - сказала вона. Інші пристрої зосереджені на збільшенні кількості клітин, які відновлюються в пошкодженій сітківці, сказала вона. Новий пристрій виходить за рамки цього. "Ми розробили протез сітківки, який включає нейронний код сітківки".
Ніренберг сказав, що недостатньо просто стимулювати клітини, важливо стимулювати їх правильним кодом - кодом, який сітківка надсилає в мозок, який перетворює картинки в сигнали, які мозок може зрозуміти.
У новому пристрої кодер приймає зображення і перетворює його в код, що використовується клітинами гангліїв, які отримують візуальну інформацію ззовні. Далі, перетворювач має гангліозні клітини «вогнем» відповідно до коду. Результат - більш природне зображення, а не лише сприйняття плям та країв.
Новий пристрій реконструював обличчя, пейзажі і навіть газетний папір, сказав Ніренберг.
"Це підвищує продуктивність системи майже до нормального рівня", - сказала вона. Наразі система була протестована лише на тваринах, але найближчим часом Ніренберг планує дослідження на людях.
Джерело: Товариство неврології
