Исследователи из Стэнфорда годами работали над созданием технологии, которая однажды могла бы помочь людям с параличом восстановить способность пользоваться конечностями, а ампутантам - использовать свои мысли для управления протезами и взаимодействия с компьютерами.
Команда сосредоточилась на улучшении интерфейса мозг-компьютер, устройства, имплантированного под череп на поверхность мозга пациента. Этот имплантат соединяет нервную систему человека с электронным устройством, которое может, например, помочь восстановить некоторый двигательный контроль человеку с травмой спинного мозга или человеку с неврологическим заболеванием, таким как боковой амиотрофический склероз, также называемым болезнью Лу Герига.
Нынешнее поколение этих устройств записывает огромное количество нейронной активности, а затем передает эти мозговые сигналы по проводам на компьютер. Но когда исследователи попытались создать для этого беспроводные интерфейсы мозг-компьютер, для передачи данных требовалось столько энергии, что устройства выделяли слишком много тепла, чтобы быть безопасными для пациента.
Теперь команда под руководством инженеров-электриков и нейробиологов Кришны Шеной, доктора философии, и Бориса Мурманна, доктора философии, а также нейрохирурга и нейробиолога Джейми Хендерсон, доктора медицины, показала, как можно создать беспроводное устройство, способное сбор и передача точных нейронных сигналов, но с использованием десятой части мощности, требуемой современными проводными системами. Эти беспроводные устройства будут выглядеть более естественно, чем проводные модели, и обеспечат пациентам более свободный диапазон движений.
Аспирант Нир Эвен-Чен и научный сотрудник Данте Мураторе, доктор философии, описывают подход команды в статье Nature Biomedical Engineering.
Неврологи команды определили специфические нейронные сигналы, необходимые для управления протезным устройством, таким как роботизированная рука или компьютерный курсор. Затем инженеры-электрики команды разработали схему, которая позволит будущему беспроводному интерфейсу мозг-компьютер обрабатывать и передавать эти тщательно идентифицированные и изолированные сигналы, используя меньше энергии и, таким образом, делая безопасным имплантирование устройства на поверхность мозга.
Чтобы проверить свою идею, исследователи собрали данные о нейронах трех нечеловеческих приматов и одного участника клинического исследования (BrainGate).
По мере того как испытуемые выполняли двигательные задачи, такие как позиционирование курсора на экране компьютера, исследователи проводили измерения. Полученные данные подтвердили их гипотезу о том, что беспроводной интерфейс может точно контролировать движение человека, записывая подмножество сигналов мозга, специфичных для действия, а не действуя как проводное устройство и собирая сигналы мозга в большом количестве.
Следующим шагом будет создание имплантата на основе этого нового подхода и проведение серии тестов для достижения конечной цели.