Французские ученые из университета Гренобль-Альпы смогли разработать экзоскелет и нейрокомпьютерный интерфейс, который дал возможность полностью парализованному пациенту пройти 145 метров, сделав 480 шагов. Основная работа специалистов велась в направлении нейроинтерфейса, поскольку разновидностей экзоскелетов довольно много, и работают они неплохо.
Ученые добились того, что аппаратное обеспечение экзоскелета стало взаимодействовать с нейроинтерфейсом, т.е. удалось научиться интерпретировать электрические сигналы головного мозга в движение механических «мускулов». Сложности, конечно, есть, это не экзоскелет из фильмов с технологиями будущего.
Экзоскелет позволяет парализованному человеку управлять четырьмя «конечностями». Для того, чтобы осуществить задуманное, ученые использовали два сенсорных модуля, закрепленных на правой и левой половинах головы. Они соединены с электродами, которые размещены под черепной коробкой.
Каждый модуль связан с 64 электродами. А электрические сигналы, которые генерируются мозгом, регистрируются и обрабатываются компьютерной системой ПК или экзоскелета.
Изначально в эксперименте участвовало два добровольца, но потом остался только один, поскольку у второго перестали работать электроды. Второй доброволец парализован ниже плеч, он может немного двигать кистью левой руки, а также задействовать бицепс.
Для того, чтобы научиться управлять экзоскелетом, мужчине пришлось готовиться два года. Выше говорилось, что сигналы от электродов поступают к компьютерной системе, где обрабатываются. Обучение проходило в несложном интерфейсе, в виде игры. Пациенту нужно было управлять фигурой человека в виртуальной реальности, заставляя ее двигаться. Таким образом доброволец смог научиться управлять руками и ногами своего аватара, а также задействовать электронные переключатели, необходимые для ходьбы с использованием экзоскелета.
После обучения пациент смог с высокой степенью точности выполнять задачи, которые требуют трех степеней свободы. Чуть менее точно (71% успешного выполнения) реализуются задачи, требующие восьми степеней свободы. Для того, чтобы экзоскелет с пациентом случайно не упал, установку подвешивают к страховке.
В дальнейшем, как утверждают специалисты, мужчина сможет передвигаться самостоятельно, но после дополнительного срока обучения. В скором времени к программе исследований подключат еще трех добровольцев.
Что касается добровольца, который принял участие в текущей программе, то он лишился возможности двигаться четыре года назад. Тогда он попал в автомобильную катастрофу, которая привела к тяжелой травме спинного мозга. Без экзоскелета он не сможет использовать конечности до конца жизни.
Он же стал первым пациентом, который согласился участвовать в этом эксперименте. По мнению добровольца, наука и конкретные результаты текущей работы дают возможность надеяться на возможность ходить другим людям, попавшим в аналогичную ситуацию. Разработчики отмечают, что их система — важный шаг вперед для автономного движения людей с ограниченными возможностями.
Это возможно благодаря тому, что устройство постоянно измеряет электрическую активность мозга с высокой степенью точности. Технологии искусственного интеллекта дают возможность обрабатывать эти сигналы и связывать их с движениями экзоскелета и намерениями пациента. Ученые сейчас разрабатывают технологию, которая дает возможность задействовать руку робота-экзоскелета, захватывая ею разные объекты. Сейчас это слабое место аппаратуры.
Результаты эксперимента опубликованы в The Lancet Neurology.
