Коротко
Главная / Наука / Российские биологи выяснили, как мозг управляет фантомными конечностями

Российские биологи выяснили, как мозг управляет фантомными конечностями

Российские биологи выяснили, как мозг управляет фантомными конечностями

Ученые из России выяснили, как человеческий мозг «подключает» к себе несуществующие фантомные конечности и управляет их движением, что можно использовать для присоединения кибер-рук и экзоскелетов к нервной системе людей, говорится в статье, опубликованной в журнале Nonlinear Dynamics.

«Мы создали интеллектуальную систему, способную автоматически и очень точно классифицировать сигналы ЭЭГ, связанные с воображением различных движений. Кроме того, раскрытые нами закономерности помогут компьютеру распознавать попытки человека воображать движения без предварительной тренировки. Это может быть использовано для разработки интерфейсов «мозг – компьютер», пригодных для широкого пользования», — заявил Владимир Максименко из Саратовского государственного технического университета, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.

Интерфейсы мозг-компьютер (BCI) позволяют считывать и передавать сигналы в нервные клетки мозга и использовать эти сигналы для управления различными устройствами при помощи силы мысли, а также передачи данных из кибернетических приборов в мозг. Сейчас их применение крайне ограничено из-за сложностей в интерпретации сигналов, поступающих из нейронов, а также проблем с имплантацией электродов, их недолговечностью и громоздкостью.

Эксперименты последних лет с «фантомными» конечностями, не существующими в реальности, но воспринимаемые мозгом как нормальная часть тела, заставляют многих нейрофизиологов считать, что оптимальным путем решения этой проблемы станет не замена уже существующих частей тела на кибер-конечности, а подключение «лишних» рук и ног.

Мозг будет учиться управлять ими фактически с нуля, не используя те цепочки нейронов, которые традиционно дирижируют работой мышц рук и ног, что упрощает создание интерфейса и в теории позволит нервной системе пользоваться  им без долгих тренировок, обязательных для фактически всех существующих сегодня систем BCI.

Максименко и его коллеги смогли решить эту проблему, наблюдая за тем, как два десятка студентов двигали по их команде своей реальной правой рукой и воображаемой конечностью. Сравнивая сигналы, которые записывали электроэнцефалографы, нейрофизиологи надеялись понять, как именно мозг «командует» вымышленной частью тела, и есть ли какие-то принципиальные отличия в управлении ими и реальными ногами и руками.

Как оказалось, такие различия действительно существовали и они, как считают ученые, были связаны с тем, что человек не имеет четкого представления о том, как выглядит его несуществующая «третья рука», какими размерами и другими характеристиками она обладает. Что интересно, со временем, когда мозг «привыкает» к появлению новой конечности, эти расхождения постепенно исчезают.

Анализируя эти сигналы, ученым удалось найти несколько общих закономерностей и характерных изменений в уровне активности в лобных долях мозга, которые позволили им создать алгоритм, способный определить, что человек начал двигать вымышленной рукой», анализируя сигнал ЭЭГ.

Дальнейшее изучение этих структур в сигнале ЭЭГ, как надеются российские ученые, поможет использовать вымышленные конечности в качестве основы для подключения реальных кибернетических протезов и других цифровых устройств к мозгу паралитиков, инвалидов и здоровых людей.

Источник: ria.ru