BrainGate2: пациент с параличом управляет дроном с точностью 98%

Мозговой имплант позволил 69-летнему пациенту с параличом управлять виртуальным дроном силой мысли. Участник клинического испытания BrainGate2 под кодовым именем Т5 освоил пилотирование виртуального квадрокоптера в симуляторе, представляя движения пальцев рук.

Программа BrainGate2 стартовала в 2009 году с целью помочь парализованным людям управлять компьютерными курсорами, роботизированными конечностями и другими устройствами путём расшифровки электрической активности мозга. Благодаря этой технологии пациенты вновь получили доступ к интернету — возможность искать информацию, отправлять электронные письма и пользоваться социальными сетями.

Особенность нового исследования, опубликованного в журнале «Nature Medicine» , заключается в разделении пальцев на три независимые группы — большой палец, указательный с средним и безымянный с мизинцем. После тренировок пациент Т5 научился двигать каждой группой пальцев автономно с высокой точностью.

В 2016 году пациенту вживили два миниатюрных импланта в область мозга, отвечающую за движения рук. Размер каждого устройства не превышал таблетки аспирина, а внутри располагались 96 микроэлектродных каналов, фиксирующих мозговую активность во время выполнения тренировочных задач. На момент операции Т5 мог только случайно подёргивать руками и ногами.

Для тренировок учёные создали виртуальный аватар руки. Искусственная нейронная сеть расшифровывала сигналы мозга и связывала каждый паттерн с различными типами движений пальцев. Затем «декодер» преобразовывал намерения пациента в реальные движения аватара руки на экране компьютера.

В первоначальном тесте, позволявшем только разгибать и сгибать большой палец, участник достиг точности более 98%. Каждая попытка занимала немногим более секунды. При добавлении боковых движений время удвоилось, но точность осталась высокой. В среднем Т5 мог выполнять около 76 целевых движений в минуту.

Движения групп пальцев затем перенесли на управление виртуальным дроном. Подобно джойстику игровой консоли, движения пальцев позволяли управлять квадрокоптером. Система поддерживала виртуальную руку в расслабленном состоянии, пока Т5 не решал двигать какой-либо группой пальцев.

В рамках тестирования пациент совершил двенадцать полётов по различным полосам препятствий. Каждый маршрут требовал использования определённой группы пальцев для успешной навигации через случайно появляющиеся кольца и другие преграды. Эффективность системы превзошла предыдущие разработки в шесть раз.

По словам Т5, пилотирование дрона было интуитивным — «как езда на велосипеде на работу, когда думаешь о предстоящем дне, но при этом переключаешь передачи и едешь вперёд». Он назвал свои игровые сессии «временем за штурвалом» и отметил, что это позволило ему мысленно «подняться» с кровати впервые после травмы.

Несмотря на перспективность технологии, она пока далека от коммерческого использования и требует дополнительных испытаний. Новые мозговые импланты с большим количеством каналов могут улучшить производительность. Тем не менее, это важный шаг к тому, чтобы сделать многопользовательские онлайн-игры и управление сложными роботизированными устройствами доступными для людей с параличом.