Функциональный ультразвук: Прорыв в технологии интерфейса "мозг-машина"

Исследователи из Калифорнийского технологического института добились значительного прогресса в области интерфейсов "мозг-машина" (BMI) с помощью функционального ультразвука (fUS). Эта инновационная технология предлагает менее инвазивный метод интерпретации активности мозга и точного управления электронными устройствами.

Традиционно BMI требовали инвазивных операций по вживлению электродов в мозг для считывания нейронной активности. Однако появление fUS открыло новые возможности для неинвазивного подхода. Функциональное ультразвуковое исследование позволяет получать изображения двухмерных листов мозга, которые затем можно сложить вместе, чтобы создать трехмерное изображение. Эта техника позволяет лучше понять активность мозга и управлять электронными устройствами с помощью интерпретации этой активности.

Недавнее исследование, проведенное в Калифорнийском технологическом институте, показывает, что технология fUS может стать основой для "онлайн" ИМТ. Это означает, что активность мозга может быть считана, расшифрована с помощью алгоритмов машинного обучения и использована для управления компьютером в режиме реального времени с минимальной задержкой. Этот прорыв способен произвести революцию в жизни людей с параличом, поскольку позволит им приводить в движение протезы, просто используя свои мысли.

Одним из ключевых преимуществ функционального ультразвука является его неинвазивность. В отличие от традиционного ИМТ, требующего вживления электродов, fUS предлагает менее инвазивный вариант, снижая риски, связанные с хирургическим вмешательством. Кроме того, фУЗ не требует постоянной перекалибровки, что делает его более удобным и дружелюбным к пользователю.

Самнер Норман, бывший старший постдокторский научный сотрудник Калтеха и один из первых авторов исследования, объясняет, что хотя другие методы измерения активности мозга имеют свои преимущества, они также имеют свои ограничения. Например, электроды обеспечивают точные измерения, но их сложно масштабировать, и они требуют имплантации в мозг. Неинвазивные методы, такие как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), обеспечивают доступ ко всему мозгу, но не обладают достаточной чувствительностью и разрешением. Портативные методы, такие как электроэнцефалография (ЭЭГ), имеют низкое качество сигнала и не могут точно локализовать глубокие функции мозга. Функциональный ультразвук устраняет этот пробел, предлагая неинвазивный метод с высоким разрешением и чувствительностью.

Разработка технологии fUS - это совместная работа лабораторий Ричарда Андерсена и Михаила Шапиро в Калтехе, а также лаборатории Микаэля Тантера в INSERM в Париже, Франция. Это сотрудничество подчеркивает значение междисциплинарных исследований в расширении границ научных открытий.

Потенциально способный изменить жизнь людей с параличом, функциональный ультразвук представляет собой большой скачок вперед в технологии интерфейса "мозг-машина". По мере развития этой области исследователи и ученые с оптимизмом смотрят на будущие возможности fUS. При дальнейшем совершенствовании и доработке эта инновационная технология может проложить путь к новой эре вспомогательных устройств, управляемых силой разума.