16 октября, Питтсбург. Финансируемая DARPA команда исследователей впервые продемонстрировала на человеке технологию, которая позволяет испытать ощущение прикосновения непосредственно в головном мозге через нейроинтерфейс, подключенный к манипуляторам.
Обеспечение двусторонней связи исходящими сигналами между мозгом и манипуляторами для движения, и входящими сигналами для технологии ощущения в конечном счете может открыть новые пути для людей, чтобы взаимодействовать друг с другом и с миром.
Работа проводилась при финансовой поддержке DARPA по программе революционного протезирования и выполнена в Питтсбургском университете и Питтсбургском университетском медицинском центре.
Результаты были подробно изложены в исследовании, опубликованном 15.10.16 в журнале Science Translational Medicine, и данная технология была среди ряда передовых презентаций, представленных президенту Бараку Обаме в Белом доме.
"DARPA ранее продемонстрировала прямой нейронный контроль над манипулятором, и теперь мы закончили цепь, посылая информацию из роботизированной руки обратно в мозг" сказал Джастин Санчес, директор управления по биотехнологиям DARPA и руководитель программы революционного протезирования. "Эта новая возможность коренным образом меняет отношения между людьми и машинами."
Доброволец для исследования, Натан Коупленд, жил с параличом от верхней части грудной клетки и ниже, после автомобильной аварии 2004 года, в которой сломал себе шею и повредил спинной мозг.
Почти через десять лет после аварии, он дал согласие на участие в клинических испытаниях. Натан перенес операцию, чтобы иметь четыре массива микроэлектродов, помещаемых в его мозг, по два в регионах моторики и два в сенсорном регионе коры головного мозга, которые отвечают за формирование ощущений в пальцах и ладони.
Исследователи провели провода от этих массивов к манипулятору, разработанному в лаборатории прикладной физики (APL) в Университета Джона Хопкинса. Манипулятор содержит сложные датчики крутящего момента, которые могут определить, когда давление применяется к любому из его пальцев, и может преобразовать эти физические "ощущения" в электрические сигналы, которые провода несут обратно к массивам в мозгу Натана, чтобы обеспечить стимуляции его сенсорных нейронов.
В самом первом наборе тестов, в которых исследователь осторожно касался каждого из роботизированных пальцев, в то время как Натан был с завязанными глазами, он был в состоянии сообщить с почти 100-процентной точностью, какой палец трогают. Ощущая, как будто его собственную руку трогают.
"В какой-то момент, вместо того, чтобы нажать один палец, команда решила нажать два, не говоря ему" сказал Санчес. "Он спросил, не пытается ли кто-то подшутить над ним. Мы знали, что ощущения, которые он воспринимал через роботизированную руку, были почти естественными".
Эти последние результаты опираются на ряд достижений DARPA по непосредственному взаимодействию мозга с манипулятором. Ранее проведенные исследования с добровольцами Тимом Хеммзом и Яном Шуерманном продемонстрировали управление двигателем манипулятора с помощью интерфейса мозг-машина.
"Основываясь на успехе DARPA с тех ранних испытаний, мы спросили: "Можем ли мы сделать эксперимент в обратном порядке и получить ощущение того, что мы сделали с опорно-двигательным аппаратом? " Сказал Санчес.
Как часть президентской «Инициативы Мозга», программа революционного протезирования DARPA проводит финансирование исследований для совершенствования схемы стимуляции и включения новых типов ощущений помимо давления с целью получения почти естественного контроля над движениями и ощущениями пользователей протезов. Улучшения в этих и связанных с ними нейротехнологиях могли бы когда-нибудь привести к соединению когнитивных функций головного мозга человека и вычислительных процессов машин.