Больше миллиарда человек во всем мире живут с различными формами инвалидности, и для многих из них современные технологии могут значительно улучшить качество жизни. Одним из наиболее перспективных направлений считается использование интерфейсов мозг-компьютер (brain-computer interfaces, BCI), которые позволяют напрямую связывать мозговую активность с внешними устройствами, минуя мышцы и нервные окончания.
Есть технологии инвазивных BCI-систем, когда электроды подключаются напрямую к мозгу. Они показывают высокую точность, но требуют хирургического вмешательства и постоянного медицинского контроля, что делает их доступными не для всех. Поэтому растет интерес к неинвазивным альтернативам, способным считывать импульсы мозга снаружи черепа, например, с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ).
Больше 20 лет профессор биомедицинской инженерии Бин Хэ из университета Карнеги-Меллона (США) работает над созданием эффективных и безопасных неинвазивных BCI. Его команда достигла множества прорывных результатов, включая первое управление дроном и роботизированной рукой с помощью ЭЭГ-сигналов.
Последнее достижение ученых, опубликованное в журнале Nature Communications, выводит область неинвазивных BCI на новый уровень. Исследователи продемонстрировали возможность в реальном времени расшифровывать намерения двигать отдельными пальцами и использовать эти сигналы для управления высокоточной роботизированной рукой.
Улучшение функции кисти остается приоритетной задачей как для людей с нарушениями, так и для здоровых пользователей, ведь даже незначительный прогресс может серьезно повлиять на качество жизни.
Основная сложность при использовании ЭЭГ — ее низкое пространственное разрешение, из-за чего сложно отличить сигналы, отвечающие за отдельные пальцы. Однако благодаря новым стратегиям глубокого обучения и механизмам дообучения нейросетей, исследователи смогли преодолеть это ограничение. Добровольцы успешно управляли роботизированной рукой, выполняя задания с двумя и тремя пальцами — и все это исключительно силой мысли, без каких-либо движений.
Следующим шагом станет повышение точности управления и расширение диапазона выполняемых задач, включая, например, набор текста. Это может открыть доступ к технологиям управления руками не только для пациентов с ограниченной подвижностью, но и для широкого круга пользователей, включая специалистов по удаленной работе, кибербезопасности и робототехнике.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученые впервые внедрили нейроимплантат, фиксирующий работу мозга, прямо в эмбрион.