Внутримозговой имплант с искусственным интеллектом позволяет парализованному человеку после инсульта управлять роботизированной рукой

В Калифорнийском университете в Сан-Франциско (США) благодаря разработанному врачами-неврологами, нейробиологами и инженерами интерфейсу мозг-компьютер (устройству, которое

обеспечивает связь между мозгом и внешним техническим оборудованием), парализованный пациент получил способность управлять роботизированной рукой.

Для этого ему надо всего лишь думать о том, что он хочет совершить рукой необходимое движение, а роборука воплощает его намерения.

Нейроинтерфейс интерпретирует сигналы мозга и преобразует их в команды для действий технического устройства (роборуки).

Cообсщается, что данный интерфейс мозг-компьютер ( (brain-computer interface, BCI) проработал целых семь месяцев без необходимости серьёзной перепрошивки.

Самым большим достижением учёные Калифорнийского университета в Сан-Франциско считают модель искусственного интеллекта (ИИ), на которой построен данный нейроинтерфейс. Она адаптируется к естественным изменениям активности мозга, которые происходят с течением времени.

ИИ подстраиваться под небольшие изменения, происходящие в мозге, когда человек повторяет движение — и ИИ учится выполнять его более точно (при управлении роборукой).Это позволяет пациенту пользоваться устройством в течение нескольких месяцев без перенастройки.

Об этом сообщает сайт указанного научно-образовательного учреждения.

Коллектив учёных возглавляет Карунеш Гангули, доктор медицины, профессор неврологии и сотрудник Института нейронаук Уэйла при Калифорнийском университете в Сан-Франциско.

«Такое сочетание обучения людей и ИИ — это следующий этап для интерфейсов «мозг-компьютер», — сказал невролог Карунеш Гангули в комментарии для издания Eurekalert.. — Это то, что нам нужно для выполнения сложных, приближенных к реальности функций».

Участнику исследования, парализованному после инсульта, вживили небольшие датчики на поверхность мозга. Когда пациент представляет, как двигает конечностями, эти датчики регистрируют активность мозга.

Гангули и члены его команды ранее изучали, как паттерны мозговой активности у животных приводят к выполнению тех или иных движений, и увидели, что эти репрезентации постепенно менялись. Они предположили, что то же самое происходит и у людей.

Действительно, со временем исследователи обнаружили у человека: хотя паттерны движений мозга оставались неизменными по форме, их точная локализация (расположение) слегка менялась изо дня в день.

Это объясняет, почему предыдущие нейроинтерфейсы служили короткий срок, сообщается на сайте университета.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа разработала модель ИИ, которая самообучаясь, адаптируется к ежедневным изменениям. В течение двух недель испытуемый пытался мысленно визуализировать простые движения, а искусственный интеллект учился на основе сигналов его мозга. Когда он впервые попытался управлять роботизированной рукой, его движения были неточными.

Чтобы повысить точность, он тренировался с виртуальной роботизированной рукой, которая обеспечивала обратную связь в реальном времени (фактически эти упражнения были очень похожи на компьютерную игру - когда человек роботизированной рукой должен ухватить предмет и передвинуть его, но в данном случае всё это надо было делать мысленно).

Как только он научился пользоваться виртуальной рукой, он смог очень быстро перенести эти навыки на реальную роботизированную руку. Он мог брать предмет рукой, поворачивать их и размещать в разных положениях. В более сложной задаче он открыл шкафчик, достал стакан и поставил его под диспенсер для воды.

Результаты исследования, финансируемого Национальными институтами здравоохранения США, были опубликованы 6 марта в научном журнале Cell.

Sampling representational plasticity of simple imagined movements across days enables long-term neuroprosthetic control

Natraj, Nikhilesh et al.

Cell, Volume 188, Issue 5, 1208 - 1225.e32

Невролог Карунеш Гангули и его коллеги сейчас сосредоточены на дальнейшем совершенствовании ИИ, чтобы движения роботизированной руки были более плавными и быстрыми.

Для людей, страдающих параличом после инсульта или травм, даже выполнение самых простых задач, такие как попить или поесть, может быть затруднительным - напоминает издание Eurekalert.

«Я весьма уверен, что теперь мы научились создавать систему, которую заставим работать», — сказал Гангули в комментарии для данного издания.

Иcпользованы источники:

Публикация на сайте (UCSF Edu) Калифорнийского университета в Сан-Франциско - How a Paralyzed Man Moved a Robotic Arm with His Thoughts

By Robin Marks (в этой же статье представлено и видео управления роботизированной рукой).

Публикация на сайте Eurekalert - Paralyzed man moves robotic arm with his thoughts.

Публикация на сайте Interesting Ingengineering - Paralyzed man controls robot arm for record 7 months with new brain chip.

Иллюстрации: сайт Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

Источник: vk.com

Комментарии: