Подпомагащата роботика и интерфейсите мозък-компютър (BCI) бързо променят начина, по който хората с увреждания възвръщат своята независимост. Тези технологии позволяват на потребителите да управляват външни устройства като протези или роботизирани крайници, като използват мозъчни сигнали вместо мускулни движения.

Въпреки че инвазивните BCIs показват прецизен контрол, те изискват операция и дългосрочна поддръжка, което ограничава използването им до малка група пациенти. Сега изследователи от университета „Карнеги Мелън“ са направили голям пробив в неинвазивната технология за BCI. Използвайки електроенцефалография (ЕЕГ), те са позволили мисловен контрол на роботизирана ръка в реално време на нивото на отделните пръсти.

Екипът, ръководен от проф. Бин Хе, е разработил система, която позволява на потребителите да манипулират роботизирани пръсти само като си представят движението. Доброволците успяха да изпълняват задачи с два и три пръста, без да помръднат нито един мускул.

„В нашето изследване участниците успяха успешно да изпълняват задачи за управление на няколко пръста само като си го помислят“, казва Бин Хе, професор по биомедицинско инженерство в университета „Карнеги Мелън“.

Системата преобразува ЕЕГ сигналите в движения на роботизирани пръсти, като използва стратегия за декодиране с дълбоко обучение.

Невронната мрежа е прецизно настроена, за да декодира непрекъснато и прецизно двигателните намерения на потребителя, преодолявайки пространствените ограничения на традиционните методи, базирани на ЕЕГ.

„Това беше постигнато с помощта на нова стратегия за декодиране с дълбоко обучение и механизъм за фина настройка на мрежата за непрекъснато декодиране от неинвазивни ЕЕГ сигнали“, се отбелязва в изследването.

Бин е прекарал повече от две десетилетия в разработване на неинвазивни BCIs. В лабораторията му вече са осъществени първите полети с дрон, движение на роботизирана ръка и управление на роботизирана ръка, като всички те са задвижвани от ЕЕГ.

Последното постижение доближава технологията до практическото ѝ използване в ежедневието.

„Подобряването на функциите на ръцете е основен приоритет както за хората с увреждания, така и за хората в работоспособна възраст, тъй като дори малки постижения могат значително да подобрят способностите и качеството на живот“, каза той.

За разлика от имплантираните по хирургичен път BCI тази система е външна, безрискова и приспособима към различни условия. Това разширява потенциалната ѝ употреба до много по-широк кръг от хора, включително лица с двигателни увреждания или възстановяващи се от травми.

„Прозренията, придобити от това проучване, имат огромен потенциал да повишат клиничната значимост на неинвазивните BCI и да дадат възможност за приложение сред по-широк кръг от населението“, добави той.

Освен за медицинска рехабилитация, способността да се контролират роботизирани ръце с такава прецизност отваря врати за широк спектър от задачи като писане или манипулиране на малки предмети с минимално физическо усилие. Системата отразява естествената сръчност на човешките ръце - отдавнашна цел в протезирането.

Снимка: Unsplash/College of Engineering, Carnegie Mellon University, YouTube

Виж още: Африка се разпада: нов океан се появява с невиждана скорост, по-бързо от прогнозите на учените