Международная группа исследователей впервые использовала экзоскелет с нейроинтерфейсом для восстановления работоспособности конечностей частично парализованных пациентов. Разработанная система может быть смонтирована на кресло-коляску и оснащена механизмом защиты от ложных срабатываний. Результаты работы опубликованы в Science Robotics.

Нейроинтерфейс — система, регистрирующая сигналы в мозге, что позволяет человеку в буквальном смысле силой мысли отправлять команды компьютеру. Нередко такие технологии используются для экспериментальной реабилитации частично парализованных людей — например, недавно ученые из Университета Кейс Вестерн Резерв при помощи мозгового имплантата смогли научить парализованного человека управлять рукой. Одна из распространенных проблем современных нейроинтерфейсов — нестабильность работы таких системм. Как отмечают авторы нового исследования, срабатывание в 90 процентах случаев на практике означает, что человек в одном случае из десяти уронит на себя кружку с горячим кофе. 

S. R. Soekadar et al., / Science Robotics

Для того, чтобы сделать систему, более подходящую для реального применения в быту, исследователи разработали управляемый нейроинтерфейсом экзоскелет с дополнительным страхующим механизмом, который реализуется специальным движением глаз вбок. Для управления самим экзоскелетом использовалась ЭЭГ-гарнитура, а регистрация движений глаз производилась методом электроокулографии. Это сделано для того, чтобы экзоскелет не выполнил какую-либо команду по ошибке — например, раньше времени не отпустил предмет, находящийся в руке.

Всего для испытаний системы было приглашено шесть добровольцев. Все испытуемые за 8–10 минут освоились с системой, научившись выполнять захват рукой и прерывать непредвиденное движение с помощью ЭОГ. Система была смонтирована на кресло-коляску для возможности использования за пределами лаборатории и добровольцы смогли посетить ресторан, в котором смогли брать в руку бутылку и пить из нее, пользоваться вилкой, брать и передавать банковскую карту, а также есть чипсы руками и расписываться в счете после оплаты. 

Система состоит из ЭЭГ-гарнитуры, экзоскелета, контроллера движений и планшетного компьютера. S. R. Soekadar et al., / Science Robotics

В общей сложности каждый доброволец провел четыре часа с экзоскелетом, управляемым нейроинтерфейсом, при этом с помощью ЭОГ было прервано 16,3 ± 4,5 процентов движений экзоскелета. Испытуемые охарактеризовали протестированную систему как применимую в быту и не сообщили о каких-либо побочных эффектах или дискомфорте. По мнению исследователей, система может эффективно использоваться в повседневной жизни парализованных людей, поскольку не требует хирургического вмешательства для установки нейроинтерфейса, проста в освоении и обладает механизмом защиты от ложных срабатываний.

Нейроинтерфейсы нередко используются в экспериментальной медицине, особенно при реабилитации частично или полностью парализованных людей. В Калифорнийском университете, например, научили ходить полностью парализованного ниже пояса человека, а исследователи из Университетов Питтсбурга и Чикаго вернули добровольцу осязание в ампутированной руке, после чего он смог чувствовать прикосновения с помощью протеза.

Автор: Николай Воронцов