Российские учёные смогли измерить восприятие протеза руки человеком. Для этого они применили технологию отслеживания взгляда. Она позволила понять, воспринимает ли пациент протез как часть тела или тратит больше умственных усилий при его использовании. Эксперименты показали, что при электростимуляции от протеза испытуемый реже смотрел на него и меньше концентрировал на нём внимание. По мнению исследователей, это означает, что пациенту проще контролировать протез и ему становится комфортнее. Здоровый человек тоже не смотрит на свою руку, чтобы ею управлять.
Изображение фиксировало кадр из видео эксперимента. Алгоритмы компьютерного зрения выделяли объекты: протез руки, предмет для перемещения и целевую зону.
Работу провели учёные из «Сколтеха», компании «Моторика» и Центра кибернетической медицины и нейропротезирования. Центр создан «Моторикой» и Федеральным центром мозга и нейротехнологий ФМБА России. Они разработали систему оценки удобства использования протезов рук на основе анализа движения глаз. Система отслеживает, как часто пациент смотрит на протез и на окружающие предметы, и учитывает другие параметры взгляда. На основе этих данных вычисляются объективные показатели. По ним можно определить, воспринимает ли пациент протез как часть тела или напрягается при его использовании. Получены предварительные данные четвёртого этапа исследований по очувствлению протезов. Этот этап длился четыре месяца. В него вошли реабилитация после операции и месяц адаптации к инвазивным нейропротезам. Статья по исследованию размещена в репозитории OSF Preprints.
Учёные реализовали сенсорную обратную связь в бионических протезах. С её помощью пациент может ощущать предметы и управлять ими, не глядя на протез. Для разработки нужны точные методы оценки удобства и принятия протеза пользователем, а не только анкеты. В исследовании эта задача решена.
Первый автор работы, аспирант «Сколтеха» Михаил Кнышенко, отметил, что самооценка испытуемых зависит от настроения. В лаборатории они пользуются протезом увереннее, чем дома. Новый подход позволяет получать объективные данные о комфорте и нагрузке и собирать их вне лаборатории.
Система состоит из очков с двумя камерами для отслеживания глаз и ещё одной камерой для фиксации обстановки. Видео и данные от сенсоров протеза обрабатываются программным обеспечением. Алгоритмы компьютерного зрения находят нужные объекты: протез, предмет и целевую область.
Эксперимент проводили так: испытуемый за столом многократно захватывал протезом предмет, поднимал его и переносил в подсвеченную область на столе. В половине заданий он получал сенсорную обратную связь через электростимуляцию. Вживлённый в руку электрод вызывал ощущения в фантомной конечности при удержании и перемещении предмета. Эксперименты длились несколько недель. Записано 250 часов видео. Данные обработаны алгоритмами компьютерного зрения.
Сенсорная обратная связь настраивалась индивидуально. На подготовительных сеансах определяли диапазон стимуляции и её параметры. Испытуемый сообщал, какие ощущения вызывает воздействие и где они возникают в фантомной руке. Это помогло подобрать стимуляцию под конкретного пользователя.
Научный координатор проекта, сотрудник Центра нейробиологии и нейрореабилитации имени Владимира Зельмана «Сколтеха» Гурген Согоян сообщил, что методы инвазивной стимуляции разрабатываются пять лет. Цель — повысить автономность и мобильность устройств при сохранении удобства и безопасности. В исследовании испытуемый впервые свободно двигался и взаимодействовал с предметами. Это позволило оценить использование протеза в динамике.
Руководитель департамента нейротехнологий «Моторики» Юрий Матвиенко отметил, что проект возможен благодаря сотрудничеству крупных научных центров и индустриальных партнёров. Разработка поможет вернуть людям часть утраченных функций и снизить фантомные боли. Цель проекта — вывести продукт на рынок.
Авторы работы заявили, что новая портативная система может использоваться для сбора данных, которые дополнят самоотчёты и помогут в создании бионических протезов.
