Благодаря новому изобретению парализованный человек сможет пользоваться компьютером
Ученые изобрели устройство, которое позволяет парализованным людям работать с компьютером.
Stentrode™ – небольшой аппарат размером со скрепку, был имплантирован двум пациентам, которые не могли двигать руками из-за полного или частичного паралича. У обоих был БАС – боковой амиотрофический склероз (БАС – это заболевание, вызывающее поражение нейронов и паралич).
Прибор помог передать сигналы от мозга к компьютер. Это позволило справиться с простыми ежедневными задачами, такими как онлайн покупки, банкинг и отправка текстовых сообщений.
«Мы рады сообщить, что предоставили полностью имплантируемую беспроводную технологию, не требующую открытой операции на головном мозге, которая восстанавливает свободу действий у людей с тяжелыми формами инвалидности».
Профессор Оксли, Лаборатория сосудистой бионики Мельбурнского университета
Устройство было установлено через кровеносные сосуды рядом с корой головного мозга при помощи небольшого разреза.
Мужчины, которым установили прибор, управляли компьютером с помощью управляемого взглядом трекера – ни мышь, ни клавиатура им не понадобились. После курса обучения пациенты смогли набирать до 20 символов в минуту. Это очень хороший результат, ведь обычные молодые люди без дополнительного обучения скоростному набору текста печатают со скоростью до 100 символов в минуту.
«За последние восемь лет мы привлекли ведущие мировые медицинские и инженерные умы для создания импланта, который позволит людям с параличом управлять внешним оборудованием силой мысли. Мы рады сообщить, что нам это удалось».
Николас Опи, Лаборатория сосудистой бионики Мельбурнского университета
Ученые уже получили грант в размере 1,48 миллиона австралийских долларов на расширение исследований и работают над тем, чтобы сделать технологию доступной для каждого.
Полностью парализованный пациент смог общаться через интерфейс «мозг — компьютер»
36-летний мужчина из Германии с полным параличом всех мышц смог общаться с врачами и семьей через имплантированные в мозг электроды.
Диагноз этого пациента — боковой амиотрофический склероз. Им же страдал знаменитый физик Стивен Хокинг. При этой болезни гибнут моторные нейроны, управляющие мышцами. Постепенно паралич охватывает всё больше мышц, больной теряет способность двигаться, при этом его мыслительные способности сохраняются. К концу жизни единственной работающей мышцей Стивена Хокинга остался участок щеки, и его движениями ученый пользовался для общения через синтезатор. При дальнейшем развитии болезни наступает состояние, известное как «синдром запертого человека», или псевдокома. При этом больной находится в сознании, может обонять, слышать и видеть, но не может двигаться, говорить и даже направлять взгляд.
У данного пациента боковой амиотрофический склероз был диагностирован в 2015 году. Со временем паралич распространялся всё сильнее. Больной был вынужден использовать для коммуникации прибор, отслеживающий движения глаз, но было понятно, что и этой возможности он вскоре лишится. Исследователи предложили ему имплантировать две матрицы микроэлектродов (каждая площадью 3,2 мм) в ту часть мозга человека, которая отвечает за планирование и контроль произвольных движений. Поскольку он всё еще контролировал движения своих глаз, он успел дать согласие на процедуру. В конце 2018 года мышцы, двигающие глаза, тоже оказались парализованы.
После длительных попыток исследователи добились того, что пациент научился при помощи активности мозга через компьютерную программу менять частоту воспроизводимой звуковой волны. Такой канал связи приспособили для ответов «да» или «нет», а потом для выбора букв в сообщении. В итоге пациент научился составлять слова и фразы со средней скоростью около одного символа в минуту. В частности, он сумел назвать имена членов своей семьи, сообщить, какую пищу ему хотелось бы получить, спросить, не хочет ли его четырехлетний сын посмотреть с ним мультфильм. А однажды он сказал своей семье: «Мое самое большое желание — это новая кровать, и пойти завтра с вами на барбекю».
«Успешная коммуникация у людей с параличом ранее уже была продемонстрирована с помощью интерфейсов «мозг — компьютер». Но, насколько нам известно, наше исследование стало первым, в котором удалось добиться общения с кем-то, у кого не осталось произвольных движений и, следовательно, для кого интерфейс «мозг — компьютер» теперь остается единственным средством общения», — говорит нейробиолог Йонас Циммерманн (Jonas Zimmermann) из Центра био- и нейроинженерии имени Висса в Женеве.
Экзоскелеты
В общем представлении экзоскелеты больше похожи на «боевые доспехи с питанием» вроде тех, что были в «Звездном десанте» Роберта Хайнлайна или у Тони Старка из «Железного человека». Однако то, что разрабатывается силами инженеров и ученых, в меньшей степени предназначено для борьбы с гигантскими роботами и вторженцами с других планет, и в большей — для восстановления мобильности инвалидов или повышения выносливости и грузоподъемной способности.
К примеру, одна компания сделала 15-килограммовый костюм из алюминия и титана под названием Ekso, который уже используется в десятках госпиталей США. С его помощью люди с парализующими травмами спинного мозга могут ходить. А ведь когда-то такое применение было совершенно непрактичным из-за громоздкости и веса такого костюма.
Похожую технологию лицензировала Lockheed Martin для своего Human Universal Load Carrier (HULC), который был тщательно испытан и будет поставляться для использования военными. Этот экзоскелет позволяет обычному человеку нести нагрузку в 90 килограммов со скоростью 15 км/ч, не проливая ни капли пота. В то время как Ekso использует заранее запрограммированные шаги, HULC использует акселерометры и датчики давления для обеспечения механических продолжений естественных движений пользователя.
Еще одно интересное устройство, предназначенное для использования в медицинской сфере, выпустила японская компания Cyberdine. Ее экзоскелет HAL предназначен для тех же целей, что и Ekso — давать возможность ходить людям с ограничениями.
Управлять глазами: как айтрекер помог полностью парализованному ребенку использовать компьютер. Личный опыт
Мать неизлечимо больного мальчика Вани рассказывает об устройстве, о котором мало кто знает, но которое позволяет ее парализованному сыну использовать компьютер, а значит — жить, общаться и развиваться.
А теперь отойдем от медицинских вопросов в области паллиативной помощи, и поговорим о том, что необходимо не меньше, чем кислород или спецпитание. Когда ты заперт в парализованном теле без возможности хоть как-то выразить свои желания, мысли и нужды, жизнь превращается в однообразный поток медицинских или гигиенических процедур и теряет смысл.
Возможность выбрать на ютубе тот ролик или мультик для просмотра, который хочешь именно ты, — ценно ли это? А возможность написать сообщение в мессенджер или любую соцсеть? Возможность показать, что ты хочешь пить, или где у тебя болит? Какова цена таких простых, казалось бы, вещей, если твое тело парализовано?
Полгода назад у Вани не было таких возможностей. Да, мы объяснялись с ним жестами, но если бы мне кто-то еще полгода назад сказал, что мой полностью парализованный сын сможет зайти в почту и распечатать файл, вложенный в письмо, или сделать звук на ноутбуке потише, или включить себе песню из плейлиста в ВК, я бы не поверила.
А теперь — эта вселенная вся для него. И открылась она благодаря устройству, которое позволяет управлять компьютером глазами (eye tracker) и специализированных программ для него.
Карточки для урока в «Линке»
И ведь это не только про детей! Сколько парализованных после аварий или инсультов взрослых, которые не имеют инструмента для выражения себя, для общения, обучения, развития? Поэтому я так много рассказываю о трекере. Никогда не знаешь, когда твоя жизнь или жизнь твоих близких выйдет за формат.
В Красноярске я являюсь волонтером — в обучении по использованию трекера, по его подключению и настройке. Я не умела ничего этого до Вани, я совсем ничего не понимаю в компьютерах — но пришлось освоиться, потому что это было необходимо для сына, а когда юный хакер начал узнавать свои возможности, он сносил программы для трекера, видеокарты и многое-многое. И тут плачь не плачь, а восстанавливать надо.
Карточки для тестирования Вани у психолога
Для работы с компьютером через трекер есть специальные программы. Одна из них, самая удобная и оптимальная, например, для обучения и общения — это программа «LINKa. Смотри». В ней есть клавиатура, в которой буквы нажимаются глазами, есть блок с цифрами, а, самое главное, есть возможность создать карточки с картинками под каждого конкретного человека, будь то малыш или взрослый, все зависит только от вашей фантазии и уровня возможностей того, для кого вы эти карточки создаете.
Сейчас, например, я создаю карточки, чтобы по ним сын учил буквы или мог проходить тесты для определения уровня его развития. А можно сделать набор карточек для малыша, и учить животных или части тела. Это целая вселенная!
И мне так хочется, чтобы об этой вселенной узнало как можно больше людей. У «Линки» есть также блок с игрушками — «LINKa. Играй». Он содержит игрушечки разного уровня, от самых простых для тех, кто только начинает осваивать управление компьютером трекером, до сложных, для более продвинутых пользователей.
А есть отдельные специализированные игры, разработанные конкретно под трекер, но их стоимость доходит до 500 фунтов.
Но и тут есть выход! Есть программа — эмулятор, через которую на компьютер можно устанавливать любую игрушку для планшета, скачивая ее с гуглплей. Не все, к сожалению, встают и подходят для управления трекером, но большинство — да.
А еще, используя трекер, можно учиться на любом из обучающих интернет-ресурсов, типа учи.ру или интернетурок. Можно читать электронные книги, заниматься программированием и многое-многое другое.
Если вдруг вы знаете, кому может быть полезна эта информация, поделитесь, пожалуйста. А я с радостью подскажу, где купить трекер и как его настроить.
Что показали на презентации?
На второй публичной демонстрации Neuralink Илон Маск рассказал подробности о проекте:
Обновленный нейроинтерфейс называется Link. Он выглядит как монета и с 2019 года стал заметно меньше — 23 х 8 мм — и производительнее. Число электродов для передачи информации от нейронов мозга уменьшилось с 3072 до 1024. Это все еще не последняя версия;
Чип вживляется под кожу и подключается к мозгу. Всю операцию совершает робот-хирург, который просверливает отверстие в черепе и подсоединяет электроды. По словам Маска, операция безболезненная и не требует анестезии. Пациент может покинуть клинику в тот же день. После имплантации не остается никаких следов, а владелец не ощущает чип как инородное тело;
В качестве доказательства на презентации показали двух свиней (еще одна осталась за кадром), которые успешно перенесли имплантацию за 2 месяца до мероприятия. На экранах демонстрировали показатели мозговой активности, которые передавали чипы: как свиньи реагируют на окружающие предметы, прикосновения и еду;
Link считывает данные в мозге и соединяется с различными устройствами по Bluetooth на расстоянии до 10 метров. В будущем чип сможет не только считывать, но и записывать информацию: это пригодится для лечения заболеваний;
Чип считывает информацию гораздо быстрее, чем ПК: задержка составляет меньше наносекунды. Это позволит, в том числе, полноценно двигаться людям с ДЦП и симулировать зрение для слепых;
Заряда нейрочипа хватает на весь день, а ночью он заряжается с помощью магнитного устройства, похожего на Apple Watch. Он рассчитан на десятки лет бесперебойной работы;
Более поздние версии будут поддерживать также управление автомобилями Tesla и игры — например, StarCraft;
Цена чипа будет постепенно снижаться — до нескольких тысяч долларов, включая операцию;
Все тесты Маск оценивает как успешные. В июле 2020 года Neuralink получил статус инновационного продукта от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA).
В России парализованные после инсульта люди управляют компьютером силой мысли
Российские разработчики создали систему для мысленного управления компьютером и бытовыми приборами. Она уже продемонстрировала свою эффективность на пациентах, потерявших подвижность и речь после инсульта.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в издании «Журнал высшей нервной деятельности».
Речь идёт о системе «Нейрочат», созданной специалистами из нескольких научных центров России.
Портативная беспроводная «шапочка» считывает с кожи головы человека электрические сигналы мозга. Компьютер расшифровывает их и распознаёт намерения пользователя. После должной тренировки человек может с помощью мысленных команд управлять компьютером, телефоном и другими устройствами.
«Нейрочат» – не первый инструмент такого рода. Однако до сих пор подобные системы испытывались в основном на здоровых добровольцах. Некоторые разработки были опробованы на людях, парализованных из-за бокового амиотрофического склероза или несчастных случаев.
В новом же исследовании испытуемыми были пациенты, потерявшие возможность двигаться и говорить в результате инсульта. Поясним, что нарушение речи и движения – одно из самых распространённых последствий инсульта в левом полушарии головного мозга.
В рамках эксперимента добровольцы набирали текст, выбирая на экране нужный символ и фокусируя на нём внимание. Восемнадцать из девятнадцати испытуемых освоили такой способ набора текста. Более того, по мере тренировки точность и скорость выбора нужных букв улучшалась.
Пока учёные проводят строгие лабораторные испытания, система уже внедряется в жизнь.
«Обеспеченные «Нейрочатом» пациенты, а таких сейчас около пятисот человек, могут уже сегодня без голоса и движений набирать тексты, вести дневник, получать и отправлять почту, активировать звонки на нужные номера и управлять бытовыми устройствами», – отмечает в материале РИА Новости руководитель исследования Александр Каплан из МГУ им. М. В. Ломоносова.
Более того, с помощью «Нейрочата» специалисты надеются заново научить пациентов разговаривать.
«На повестке дня создание на основе комплекса «Нейрочат» нейроинтерфейсной технологии уже не замещения, а восстановления естественной речи на основе активации пластических механизмов мозга», – делится планами Каплан.
В самом деле, нейроинтерфейс может отдавать команду не ноутбуку или планшету, а вживлённому в мозг имплантату. Подобная связь может заменить собой разрушенные инсультом нейронные связи, и тогда пользователь вновь сможет управлять своими органами речи.
Отметим, что вживление имплантатов в головной мозг для помощи парализованным и слепым людям давно опробовано на практике, а уж история опытов с животными в этой сфере насчитывает многие десятилетия (нашумевшая свинья Илона Маска в этом смысле отнюдь не уникальна). Вместе с тем подобным технологиям ещё далеко до совершенства.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о созданной в России инвалидной коляске с мысленным управлением. Писали мы и о технологии, позволяющей парализованным людям общаться при помощи дыхания.
