Экзоскелеты для нижних конечностей хорошо зарекомендовали себя в последние годы: человек, утративший возможность управлять своими ногами, вновь получает шанс ходить.
Тем не менее, если паралич постиг не только нижнюю, но и верхнюю часть тела, любое ручное управление будет абсолютно бессмысленным.
Для таких случаев инженеры и физики из Корейского университета и Технического университета Берлина разработали новый интерфейс мозг-компьютер для прямого управления экзоскелетом для нижних конечностей одной лишь силой мысли.
Для того чтобы привести в движение новый экзоскелет, пациент должен внимательно посмотреть на один из пяти мигающих светодиодов. Шапка, записывающая ЭЭГ, тем временем считает сигнал мозга и определит необходимый режим движения.
Это немного похоже на управление персонажем в компьютерной или видеоигре: светодиоды расположены на лучах звезды, словно на джойстике игровой приставки, что позволяет управлять движениями совершенно интуитивно. К примеру, чтобы пойти вперёд, человеку нужно смотреть на верхний светодиод, чтобы сесть — на нижний, повернуть направо — сосредоточиться на правом светодиоде и так далее.
Поскольку каждый светодиод мигает с определённой частотой, сосредоточив внимание на одной конкретной лампочке, пользователь производит легко считываемый сигнал в мозгу. Впоследствии система может интерпретировать показания этих сигналов и конвертировать их в инструкции для управления экзоскелетом.
Такая методика позволяет управлять экзоскелетом даже тем пациентам, которые лишены добровольного контроля за своим телом. Разработчики также утверждают, что их система редко даёт сбои (имеется в виду, когда человек захотел совершить одно движение, а интерфейс интерпретировал мозговой сигнал в неверную инструкцию).
«Экзоскелеты, как правило, создают много электрических шумов, из-за чего сигналы ЭЭГ могут быть просто неразличимы. Однако сигнал, возникающий при сосредоточении на мигающем светодиоде, легко считать и трудно истолковать неверно. Это делает систему пригодной для пациентов с боковым амиотрофическим склерозом, болезнью двигательных нейронов или серьёзными повреждениями спинного мозга», — говорит ведущий автор исследования и главный разработчик системы Клаус Мюллер (Klaus Muller) из Технического университета Берлина.
Учёные уже провели испытания нового экзоскелета на добровольцах. По их словам, обучение управлению системой проходило легко и быстро: спустя всего несколько минут пациенты уже легко справлялись с экзоскелетом, отдавая ему разные команды.
Единственный минус нового интерфейса заключается в том, что он не подходит людям, страдающим эпилепсией, поскольку мигание светодиодов может вызвать у них приступ и судороги. Также важно отметить, что при длительном использовании системы у пациентов возникает эффект зрительного утомления.
В ближайшее время учёные хотят модернизировать свою систему и избавить её от максимально возможного числа недостатков. А статья с описанием технологии вышла в издании Journal of Neural Engineering.
Автор: Ася Горина