Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции совершили прорыв в области протезирования. Им впервые удалось расшифровать нервные сигналы у людей с ампутацией выше колена — вплоть до намерения пошевелить пальцами ног. В исследовании, опубликованном в Nature Communications, команда применила нейротехнологический имплантат совместно с искусственным интеллектом на базе спайковых нейронных сетей (SNN).
В эксперименте участвовали два добровольца. Им имплантировали четыре ультротонких электрода в большеберцовую ветвь седалищного нерва. Когда участники представляли движение «фантомной ногой», система фиксировала и расшифровывала нервные сигналы с беспрецедентной точностью.
Ключевое отличие новой технологии — использование SNN, которые обрабатывают временные импульсы («спайки») аналогично биологическим нейронам. Это эффективнее традиционных ИИ-систем, работающих с непрерывными числовыми значениями.
Ученые отмечают, что эффективность расшифровки сигналов периферических нервов повышается, если метод обработки соответствует естественному «языку» нервной системы. Поскольку периферические нервы передают данные посредством отдельных электрических импульсов («спайков»), специально разработанные спайковые нейросети оптимально приспособлены для анализа подобных сигналов — их архитектура естественным образом соотносится с биологическим механизмом передачи информации. Особенность разработки состоит в ее двунаправленности.
После имплантации электродов в нерв их можно использовать для двусторонней связи с нервной системой. Таким образом, впервые одна нейротехнология может обеспечить как естественный нейронный контроль, так и сенсорную обратную связь в одном имплантируемом устройстве.
Ранее для управления протезом и восстановления чувствительности требовались разные имплантаты. Теперь же одно устройство способно и передавать команды на движение, и возвращать тактильные ощущения.
Сейчас исследование находится на стадии экспериментального подтверждения концепции. Следующий этап — интеграция технологии в реальный протез ноги. В будущем этот метод может подойти и для других видов протезов — это поможет людям с ампутациями жить свободнее и комфортнее.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в России разработали новое антибактериальное покрытие для протезов.
