Нейропротезы с обратной связью
Ученые из Университета Дьюка (Северная Каролина, США) и Высшей школы экономики провели успешные эксперименты по созданию у обезьян искусственного осязания за счет прямой стимуляции мозга. Соответствующие технологии можно использовать при проектировании протезов нового поколения, способных передавать тактильные ощущения. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Технология основывается на том, что с помощью электростимуляции соматосенсорной коры можно вызывать тактильные ощущения в разных частях тела. При этом основная проблема заключается в том, что полноценное осязание включает в себя набор из множества ощущений, связанных со способностью живого существа оценивать параметры объектов, с которыми оно взаимодействует. В этот раз ученые попытались ответить на вопрос, можно ли воссоздать ощущение шероховатости поверхности предмета, воздействуя непосредственно на соматосенсорную кору мозга.
В рамках эксперимента двум бенгальским макакам были имплантированы электроды в определенные участки соматосенсорной коры. Животных расположили напротив экранов, на которые было выведено два геометрически одинаковых объекта с невидимой глазу «шершавой» текстурой, воспринять которую можно было только с помощью виртуального курсора. Как только курсор, которым обезьяны управляли с помощью специальных джойстиков, пересекал одну из полосок, имитирующих шершавость, соответствующий участок коры животных подвергался воздействию электрическими импульсами. В результате этого в том месте тела обезьяны, за который ответственен участок коры мозга с электродом, должно было возникать ощущение, практически неотличимое от реального. На втором этапе эксперимента связь джойстика с курсором разорвали, а сигналы об управлении курсором считывались из мозга обезьян с помощью интерфейса «мозг-компьютер». Естественно, в процессе опытов животных поощряли за выбор более «шершавого» объекта.
Обезьяны довольно быстро научились интерпретировать электрические сигналы, вызываемые взаимодействием их произвольных движений и виртуальных текстур, что позволяло им успешно справляться с выполнением задачи по определению наиболее «шершавого» предмета. Ученые предполагают, что описанный ими подход поможет значительно расширить возможности нейропротезов верхних конечностей.
