Исследователи достигли важной вехи в развитии технологий нейрокомпьютерного интерфейса (BCI): макаки-резусы успешно перемещались в сложных виртуальных средах, используя только свои нейронные сигналы. В отличие от предыдущих методов, требовавших от испытуемых имитации конкретных физических движений, этот новый подход задействует центры планирования высшего уровня в мозге, что потенциально может революционизировать способы взаимодействия людей с параличом с окружающим миром.
Прорыв: выход за рамки «шевеления ушами»
Традиционные технологии BCI часто полагаются на процесс физического замещения. Например, пользователя могут попросить представить движение определенного пальца, чтобы переместить курсор на экране. Как отмечает исследователь Питер Янссен из Лёвенского университета (KU Leuven), многим пользователям этот процесс кажется неинтуитивным — он напоминает досадное ощущение, когда человек «пытается пошевелить ушами». Это чужеродная задача, требующая колоссальных умственных усилий и длительного обучения.
Исследование под руководством Янссена меняет эту парадигму, воздействуя на другие области мозга. Команда имплантировала трем макакам-резусам массивы электродов высокой плотности (по 96 электродов в каждом) в три различные области:
— Первичная моторная кора: область, отвечающая за выполнение физических движений.
— Дорсальная и вентральная премоторные коры: области, которые, как считается, участвуют в абстрактном планировании движений.
Задействуя эти «планирующие» центры, исследователи стремятся уловить именно намерение совершить движение, а не просто механическую команду сокращения мышцы.
Универсальность в виртуальной среде
Значимость этого управления, основанного на «намерениях», была продемонстрирована в ходе нескольких задач возрастающей сложности. Используя модель ИИ для интерпретации электрических сигналов, обезьяны смогли:
1. Управлять сферой, перемещающейся по 2D-ландшафту с фиксированной точки обзора.
2. Маневрировать анимированными аватарами с вида от третьего лица, подобно современным видеоиграм.
3. Перемещаться по виртуальным зданиям, включая сложную задачу перехода из комнаты в комнату и открывания дверей.
Эндрю Джексон из Ньюкаслского университета выделил самый впечатляющий аспект этих результатов: контекстуальную гибкость. Обезьяны могли применять одни и те же нейронные команды в разных перспективах и средах. Это говорит о том, что BCI удалось нащупать «универсальный» язык движений в мозге — подобно тому, как человек может использовать стандартный игровой контроллер для самых разных игр, не переучиваясь каждый раз, как держать устройство в руках.
От приматов к применению на людях
Хотя результаты являются революционными, переход к использованию технологии людьми не будет мгновенным. Основная сложность заключается в нейроанатомической точности. Хотя мы хорошо понимаем работу моторной коры, точные границы областей планирования высшего уровня различаются у разных видов и даже у отдельных особей.
«Необходимо проделать определенную работу, чтобы точно знать, куда имплантировать устройство человеку, поскольку многие из этих областей у людей изучены недостаточно хорошо», — объясняет Янссен.
Как только эти точные локации будут определены, потенциальная польза для людей с параличом станет огромной. Вместо того чтобы пытаться освоить громоздкие интерфейсы, имитирующие движения, пользователи смогут:
— Перемещаться в виртуальных мирах для отдыха или социального взаимодействия.
— Управлять электрическими инвалидными колясками с помощью интуитивного движения, управляемого мыслью.
— Взаимодействовать с цифровыми интерфейсами более естественно, снижая когнитивную нагрузку, необходимую для работы с ассистивными технологиями.
Заключение
Воздействуя на центры абстрактного планирования мозга, а не только на зоны моторного исполнения, исследователи стали на шаг ближе к созданию интерфейсов, которые будут ощущаться как естественное продолжение разума. Этот переход от «имитации движения» к «выражению намерения» может со временем предоставить людям с нарушениями подвижности гораздо более плавный и интуитивно понятный способ навигации как в цифровой, так и в физической реальности.
