Японские ученые показали, что люди с подключенным через нейроинтерфейс протезом руки способны управлять и этим протезом, и двумя собственными руками, выполняя при этом задачи разного типа.
Во время эксперимента добровольцы смогли одновременно хватать предмет с помощью роботизированной руки и балансировать мяч с помощью собственных рук. Статья с описанием эксперимента опубликована в журнале Science Robotics.
Обычно активные электромеханические протезы получают сигналы от периферических нервов в конечностях или считывают активность мышц, но ученые также работают над созданием протезов, управляемых «силой мысли». Они подключаются к имплантируемым в мозг или внешним электродам, которые считывают активность областей сенсомоторной коры и превращают ее в команды для протеза. Уже существуют работающие прототипы таких протезов, которые помогают частично парализованным людям управлять своими конечностями и даже обретать осязание в искусственной руке. Но во всех случаях разработчики протезов с мозговым нейроинтерфейсом ставили своей задачей именно восполнение утраченных двигательных функций у парализованных или лишенных конечностей людей.
Кристиан Пеналоза (Christian Penaloza) и Сюити Нисио (Shuichi Nishio) из Международного исследовательского института телекоммуникаций проверили, можно ли использовать эту технологию для расширения возможностей здоровых людей и увеличения их многозадачности. В эксперименте участвовали 15 добровольцев, которым закрепляли на голову электроды для снятия электроэнцефалограмм. Перед проведением основной части эксперимента ученые проводили калибровку, во время которой добровольцы держали коробку с мячом и, наклоняя ее, перекатывали мяч в заданные точки. Кроме того, их просили представить как они хватают предмет с помощью роборуки, а затем отпускают его. В это время электроды считывали спектральную плотность мощности для того, чтобы впоследствии добровольцы могли действительно управлять роборукой. Авторы работы выбрали в качестве инициирующего стимула для сжимания и разжимания руки увеличение или уменьшение плотности мощности до порогового значения, которое было установлены во время калибровки.
Во время основной части эксперимента роботизированная рука была закреплена слева от участников таким образом, чтобы у них создавалась иллюзия, будто рука исходит из их тела. Испытания проходили в двух режимах: в одном из них добровольцев просили только хватать и отпускать предмет роборукой, а в другом они также должны были параллельно балансировать мяч своими руками и перекатывать его в заданные точки. Во время всех попыток авторы собирали данные об успешности выполнения задач.
Результаты эксперимента показали, что люди способны выполнять обе задачи одновременно. Медианная результативность при выполнении одной задачи составила 67,5 процента, а при одновременном выполнении двух задач этот показатель составил 72,5 процента. Но при подробном рассмотрении результаты оказались более необычными. Распределение результатов при выполнении одной задачи оказалось одномодальным, а при выполнении двух задач двумодальным — то есть участников можно разделить на тех, кто справился с задачами очень хорошо и очень плохо.
Авторы высказали несколько предположений, которые могли бы объяснить такие результаты. Отчасти это может быть вызвано индивидуальными способностями к координации и концентрации внимания. Кроме того, после эксперимента исследователи провели опрос, результаты которого показывают, что более высокая результативность в эксперименте связана с пониженным ощущением владения и контроля над роботизированной рукой.
Ранее инженеры представляли дополнительные электромеханические конечности, управляемые с помощью обычных конечностей. К примеру, в прошлом году другая группа японских исследователей создала управляемые движением ног роборуки, компания Youbionic представила насадку на руку состоящую из двух роботизированных кистей рук, управляемых с помощью пальцев, а выпускница Королевского колледжа искусств в Лондоне сконструировала дополнительный большой палец руки, управляемый нажатием ноги на специальный датчик.
Автор: Григорий Копиев