Человека научили управлять протезами рук силой мысли

Команда биоинженеров из Лаборатории прикладной физики в университете Джона Хопкинса, США, разработала и испытала технологию управления роботизированными протезами силой мысли. Уникальность нового метода заключается в том, что пациент смог управлять сразу двумя роборуками одновременно в режиме реального времени.

Для участия в эксперименте учёные пригласили человека, у которого были ампутированы обе руки. В ходе испытаний он выполнял комплексные задания, манипулируя объектами при помощи инновационных протезов. По словам разработчиков, пользоваться новой системой будет почти так же просто и естественно, как собственными конечностями.

Интересная особенность технологии — это обучаемость системы. Подобно тому, как наши природные конечности адаптируются к нашему образу жизни, роботизированные протезы делают то же самое, только гораздо быстрее. Таким образом биоинженеры надеются изменить жизнь людей, которым по тем или иным причинам пришлось расстаться с обеими руками сразу.

Первым человеком, который испытал на себе новую систему, стал Лесли Бо (Leslie Baugh). Он потерял обе руки около 40 лет назад, когда его ударило током. Все эти годы Бо носил обычные протезы, которые не позволяли ему выполнять даже такие простые задачи, как приготовление кофе или игра в игровом автомате.

Сначала пациента попросили пройти обязательную терапию, которая называется целевой мышечной реиннервацией. Об этой методике мы рассказывали в материале об американце, который покорил небоскрёб благодаря роботизированной ноге. Терапия ЦМР предназначена для перегруппировки нервных волокон, которые когда-то контролировали движения утраченной конечности.
Прототип роборук, управляемых силой мысли, зарекомендовал себя уже на этапе клинических испытаний (фото John Hopkins University).
После прохождения курса терапии учёные активировали специальное программное обеспечение распознания образов, чтобы изолировать отдельные сокращающиеся мышцы и понять, как они связаны между собой. Также учёные определили частоту и амплитуду нервных импульсов. Эта информация была затем переведена в особые сигналы для совершения конкретных движений протезов.

Затем Бо провели операцию. Ему сделали небольшие отверстия в верхней части туловища. Эти отверстия должно служить двум целям — поддержке искусственных конечностей и обеспечению связи естественных нервных волокон с протезом.

Ещё перед тем как Бо подарили инновационные робопротезы, учёные приступили к обучению пациента. Для этого была использована Виртуальная среда интеграции — технология дополненной реальности, позволяющая точнее представить, как будет работать новый протез.

Финальная стадия эксперимента заключалась во вживлении протезов в тело и тестировании самой технологии. На этом этапе Бо смог самостоятельно держать кофейную кружку и переставлять её между полками разной высоты, а также выполнять комплексные задания, требующие совершения восьми отдельных движений.

"Мы ожидали, что производительность новой системы протезов будет выше, чем у привычных технологий. Однако нас просто поразила скорость, с которой роборуки адаптировались к движениям Бо, и то, насколько сложные задания наш пациент научился выполнять за короткий период времени", — говорит ведущий автор исследования протезист Кортни Моран (Courtney Moran).