Прямой интерфейс между мозгом человека и компьютером обещает много интересных перспектив, но, в первую очередь, он поможет людям с ограниченными возможностями. Вернуть движение парализованным конечностям, помочь встать на ноги и работать с компьютером — всё это сегодня уже не фантастика, хотя часто сопряжено с хирургическим вмешательством в живой мозг в виде имплантации электродов. Но этому есть хорошая замена без серьёзной хирургии — ультразвук.
Источник изображения: Caltech
Сводная группа американских, китайских и российских учёных разработала и проверила на приматах технологию распознавания активности мозга с помощью функциональной ультразвуковой технологии. При минимальном хирургическом вмешательстве — требовалось лишь убрать небольшой участок в черепной коробке — удалось распознать активность нейронов с разрешением 100 мкм. Это на порядок больше, чем размеры одного нейрона (примерно 10 мкм), но зато без введения электродов в ткани мозга.
Фактически учёные с минимальным хирургическим вмешательством смогли в реальном масштабе времени получать карту активности мозга без громоздкого оборудования в виде сканеров МРТ и с разрешением близким к возможностям внедрённых в мозг электродов. Это стало первым пунктом выполненной программы.
На втором этапе исследователи смогли привязать к карте активности мозга мышечную деятельность приматов и научились буквально читать мысли — предугадывать движения животных до начала их действия. Для этого потребовалось загрузить в нейронную сеть данные об активности мозга, снятые с помощью электродов в прошлых многолетних исследованиях, и сопоставить с нею мышечную реакцию (деятельность) подопытных приматов. После этого обученной нейронной сети предоставили данные об активности мозга снятые ультразвуковыми датчиками, и алгоритм смог предсказывать движения животных до того, как они его совершили.
Добавим, карта активности мозга с помощью функционального ультразвука создаётся благодаря фиксации мощности кровотока в сосудах мозга. Ультразвуковые датчики реагируют на эритроциты, движение которых создаёт высокочастотное отражение. Когда в наблюдаемой области увеличивается приток крови, это означает, что группа нейронов начинает ставить задачу определённым мышцам. ИИ мгновенно интерпретирует мозговую активность в мышечную и может, например, заставить протез делать то, что пожелал подопытный.
На основе полученных результатов начаты исследования с привлечением добровольцев из числа людей с открытыми черепно-мозговыми травмами. В таких случаях черепную коробку уже не нужно специально снимать. В голове уже есть «окно» для работы ультразвуковых датчиков. В перспективе для организации подобного интерфейса может оказаться достаточным простой имплантации ультразвуковых датчиков под кость черепной коробки. Определённо, это не идёт в сравнение с заглублением в мозг электродов.
Подпишись: