Нейрокомпьютерные интерфейсы, предназначенные для помощи парализованным людям, улавливают сигналы от коры мозга человека и преобразуют их в какие-либо команды. В существующих сегодня системах контроль за выполнением этих команд – только зрительный. Американские учёные предложили использовать ещё один канал восприятия – проприорецепторы (рецепторы движения, передающие информацию от мышц и суставов). Специалисты продемонстрировали, что такая система позволяет совершать более точные движения, пишет «Информнаука».

Испытания новых нейрокомпьютерных интерфейсов проводятся на обезьянах. Их можно научить перемещать курсор на экране компьютера силой мысли: обезьяна с обездвиженной рукой представляет, что она пользуется конечностью, и курсор движется. В новой работе, опубликованной 15 декабря в Journal of Neuroscience, учёные продемонстрировали, что если парализованная рука при этом действительно будет двигаться, а мозг – получать дополнительные сигналы от её проприорецепторов, то справляться с задачей будет намного проще.

«Многие пациенты с двигательным параличом могли бы частично восстановить сенсорное восприятие, – цитирует ScienceDaily слова Николаса Хатсопулоса (Nicholas Hatsopoulos), руководителя исследования, доцента кафедры вычислительной неврологии Университета Чикаго. – То есть мы полагаем, что могли бы использовать эту естественную форму обратной связи между протезом и мозгом для обеспечения этого вида восприятия».

В экспериментах обезьяны должны были контролировать движение курсора без активного участия рук при помощи устройства, преобразующего активность нервных клеток первичной двигательной коры мозга в движение. Устройство представляло собой рукав-экзоскелет, которым обезьяны могли передвигать курсор вслед за случайно перемещающимся объектом. Собственное движение руки было заблокировано, но она пассивно перемещалась вслед за экзоскелетом. Таким образом, к зрительной информации добавлялись проприорецептивные данные от рукава. Это приводило к улучшению выполнения теста обезьянами. Они передвигали курсор более точно и быстро по сравнению с животными, контролирующими процесс только с помощью зрения.

«Мы увидели 40-процентное улучшение контроля курсора при пассивном перемещении руки обезьян экзоскелетом, – говорит Хатсопулос. – Это может быть значительным подспорьем в выполнении ежедневной двигательной активности парализованными пациентами, экипированными подобной системой».

Здоровые люди активно пользуются проприорецепцией. При совершении любого действия мозг анализирует информацию, поступающую от мышц, суставов и связок. Когда парализованный человек учится совершать какие-либо действия с помощью нейрокомпьютерного интерфейса, контролируя результат только с помощью зрения и не получая привычных сенсорных подсказок, он испытывает серьёзные трудности. Новая концепция нейрокомпьютерного интерфейса позволит мозгу лучше адаптироваться к этой ситуации.

Единственное, что необходимо, – остаточная сенсорная чувствительность парализованной конечности. По словам Хатсопулоса, у обездвиженных пациентов это не редкость. Конечно, всё зависит от природы паралича, но, например, для людей с боковым амиотрофическим склерозом, парезом конечностей или неполным повреждением спинного мозга эта система вполне может подойти. Подобные протезы помогут таким пациентам ощущать движение собственных конечностей.