Группа исследователей под руководством профессора Алима-Луи Бенаби (Alim-Louis Benabid) из французского Университета Гренобль-Альпы разработала алгоритм для нейрокомпьютерного интерфейса, с помощью которого практически полностью парализованный пациент смог управлять полным экзоскелетом.

В этом устройстве мужчина смог пройти в общей сложности 145 метров в течение 39 исследовательских сеансов, сделав 480 шагов. Подробности о работе ученых опубликованы в The Lancet Neurology.

Современные нейрокомпьютерные интерфейсы позволяют считывать электрические сигналы головного мозга, интерпретировать их и передавать управляющие команды на различные системы: коляску, роботизированный манипулятор или компьютер, например, для набора текста. Несмотря на то, что исследования в области нейрокомпьютерных интерфейсов ведутся активно, ученым пока не удалось создать систему, позволяющую реализовать быстрое и точное управление.

Новая разработка французских ученых позволяет управлять полным экзоскелетом, созданным для движения всеми четырьмя конечностями. В их нейрокомпьютерном интерфейсе используются два сенсорных модуля, закрепленные на правой и левой половинах головы. Эти сенсорные модули соединены с электродами, размещенными под черепной коробкой. Каждый модуль соединен с 64 электродами. Электрические импульсы, регистрируемые модулями с помощью электродов, могут передаваться компьютеру или системе управления экзоскелетом.

В эксперименте изначально должны были принять участие два парализованных добровольца, однако один из них выбыл, поскольку вживленные ему электроды перестали работать. Второй доброволец в возрасте 28 лет практически полностью парализован ниже плеч. Он может только двигать бицепсом и кистью левой руки, причем эти движения крайне ограничены. Мужчину подключили к нейрокомьютерному интерфейсу два года назад, после чего он проходил постепенное обучение: учился управлять роботизированными манипуляторами, аватаром в виртуальной реальности и экзоскелетом.

В общей сложности доброволец потратил на обучение 95 дней в домашних условиях и 45 дней в условиях лаборатории. Экзоскелет, которым учился управлять мужчина, имеет 14 подвижных соединений и 14 степеней свободы. Для управления экзоскелетом добровольцу пришлось учиться не только одновременно контролировать все четыре конечности, но также управлять дополнительными электронными переключателями, в том числе и включением режима ходьбы.

В настоящее время пациент способен справиться с выполнением задач, требующих трех степеней свободы, с вероятностью 99 процентов и 71 процент — в случае с задачами, требующими восьми степеней свободы. Во время ходьбы в экзоскелете аппарат частично подвешен к страховке, которая не дает ему заваливаться в стороны. Дальнейшее обучение добровольца, как полагают ученые, позволит ему сохранять баланс в экзоскелете самостоятельно. В настоящее время исследования продолжаются. В них примут участие еще три добровольца.