News image News image News image News image News image News image News image News image


Сенсор-имплантат изменит жизнь людей без движения
Нанотехнологии в медицине - Имплатнанты

сенсор-имплантат изменит жизнь людей без движения

Похоже, многие серьёзные двигательные нарушения, считающиеся приговором, не будут препятствием для совершения хотя бы некоторых элементарных действий. Опять фантастика? – спросите вы. Нет, вовсе не фантастика, а перспектива ближайших лет. К тому же, и прецеденты уже имеются.

Мэттью Нейгл (Matthew Nagle), бывшая футбольная звезда из Веймута (штат Массачусетс), оказался парализованным от плечевого пояса и ниже после того, как во время драки в 2001 году получил ножевое ранение, безнадёжно травмировавшее спинной мозг.

Через некоторое время ему предложили поучаствовать в эксперименте, который мог бы частично решить проблему его обездвиженности. Для исследования использовали систему BrainGate, разрабатываемую американской компанией Cyberkinetics Neurotechnology Systems.

По размерам имплантат в несколько раз меньше монетки (фото с сайта news.bbc.co.uk).

Похожие эксперименты проводились и с людьми, только в опытах использовались электроды, прикладывавшиеся к голове снаружи. К тому же, аппаратура не обладала разнообразной функциональностью (в частности, мы рассказывали о подобном устройстве — инвалидном кресле, управляемом без движений).

Сейчас экспериментаторы предлагают всё новые концепции, которые могут сделать имплантаты более совершенными, устранить имеющиеся в них недостатки (порой, очень и очень серьёзные).

Общий принцип работы такого устройства несложен.

Сигналы, которые формируются в мозге, передаются через сенсор — квадратную пластинку четыре на четыре миллиметра с сотней крошечных электродов. Эти электроды представляют собой крошечные миллиметровые металлические иголочки, проникающие непосредственно в кору мозга.

Этот сенсор контактирует с моторной зоной коры головного мозга, отвечающей за движение левой руки, и соединяется с разъёмом, укреплённым в отверстии в черепной коробке.


При попытке совершить какое-то движение в моторной зоне возникает электрический импульс, который передаётся через вживлённые электроды в компьютер.

Большинство опытов было поставлено в виде игровых заданий (иллюстрация Nature).

Когда нужно начать эксперимент и задействовать какое-то внешнее устройство, техник подключает к разъёму кабель, ведущий к компьютеру. Если во время подключения Мэтт попытается представить себе движение собственной руки, то сенсор подслушает сигналы двигательных нейронов, которые активируются в тот момент, и передаст их на подключённое устройство, например, монитор или робот-протез.

Первым в мире человеком с мозговым имплантатом и стал 25-летний Мэттью Нейгл. С помощью вживлённого устройства он получил возможность управлять курсором на экране, читать электронную почту, играть в несложные видеоигры и даже что-то рисовать. Ещё он научился переключать каналы и громкость телевизора и шевелить электромеханической рукой (наподобие EMAS, только та рука получала сигналы не от мозга, а от мышц), ни сделав для этого ни одного движения.

Двигательный эксперимент с электромеханическим протезом. Чтобы сжать пальцы, необходимо послать сигнал вверх , чтобы разжать – вниз (фото Nature).

Однако в работе с имплантатом учёным пришлось столкнуться с некоторыми неожиданными проблемами.

Одна из таких трудностей состоит в том, что через несколько месяцев сенсоры начинают хуже распознавать сигналы, и причины этого не вполне ясны. Также скоро стало ясно, что нужно задуматься над беспроводной версией устройства. Ведь при использовании контактного варианта опасность инфекции существенна. Вдобавок ко всему, имплантат Нейгла требует ежедневной получасовой настройки перед включением.

Наиболее явно недостатки проявляются при манипуляциях с курсором на экране. Такое, казалось бы, несложное действие – переместить курсор и выбрать объект — реализуется не без труда: для передвижения требуется 2,5 секунды (обычный пользователь делает аналогичное перемещение за одну), а попадание на нужный объект происходит только в 73-95% случаев (а в норме — практически 100%).

В одной недавней статье в Nature специалистами из Стэндфордского университета (Stanford University) высказана чуть отличающаяся концепция сенсора, который была бы намного удобней.

Суть идеи заключается в том, что нужно получать сигналы вовсе не от нейронов, ответственных за движение, а из тех зон коры, что отвечают за намерение совершения действий. Это могло бы сделать работу системы намного более быстрой.

К примеру, чтобы сделать что-то с объектом на экране, совсем не нужно двигать к нему курсор – достаточно мысленно назначить нужный объект, находящийся в поле зрения, и курсор сразу же, безо всяких перемещений, окажется там, где нужно.

Хотя эксперимент с Мэттом Нейглом уже закончился, результаты разнообразных исследований опубликовали совсем недавно — в последнем выпуске журнала Nature (иллюстрация Nature).



Также участник этого исследования, профессор Кришна Шеной (Krishna V. Shenoy) добавляет, что этим же способом можно набирать текст (по-видимому, предполагая использование какой-нибудь виртуальной клавиатуры) со скоростью 15 слов в минуту – в четыре раза быстрее, чем можно это делать с помощью аппаратуры Cyberkinetics. О некоем устройстве для мысленного набора текста мы, кстати, недавно рассказывали .

Сейчас эксперимент с Нейглом завершён, и сенсор у него успешно удалили. Но исследования имплантатов, подслушивающих мысли и передающих их на внешнюю аппаратуру, не завершены. Сейчас Cyberkinetics проверяет работу системы ещё на трёх добровольцах (их имена не разглашаются) с другими нарушениями функционирования нервной системы.

Многие специалисты считают, что сейчас такая аппаратура слишком далека от внедрения в клиническую практику. Поэтому Cyberkinetics придётся ещё разобраться, стоит ли датчик размещать именно в двигательной коре, и как сделать его более удобным и функциональным.

Впрочем, Тимоти Сёрдженор (Timothy R. Surgenor), президент Cyberkinetics, надеется, что исследования будут продвигаться в том же быстром темпе, и компания сможет приступить к серийному выпуску имплантатов уже в 2008-2009 годах.<

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

Наноплазмоника

News image

Благодаря успехам в производстве и визуализации металлических и полупроводниковых наночастиц быстро развивается новая область нанотехнологий — ...

Вода, вода, кругом вода...а теперь её мо

News image

Природные бедствия, такие как цунами, часто заражают местные источники воды разнообразными бактериями, а существующие тесты на...

Истинные истребители в пятом поколении

News image

Выполнению боевой задачи способствует изворотливость, умение прятаться и действовать по обстоятельствам. Ради таких качеств можно со...

Цеолиты: теперь еще объемнее!

News image

Цеолиты - кристаллические нано пористые твердые тела с диаметром пор приблизительно 1 нм - ис...

Алюминий проявляет необычное координацио

News image

Химики из Северо-западной Тихоокеанской Национальной Лаборатории (PNNL) сообщают о том, что пентакоординированные атомы алюминия удерживают ат...

Очистка воды через нанотрубки

News image

Нанотехнологии помогут обеспечить питьевой водой регионы мира, страдающие от засухи, а так же области с за...

Спинтроника

News image

Тепло, еще теплее… Спинтроника рождалась постепенно, и, хотя это произошло недавно, проследить ее истоки достаточно сложно. Во...

В России появится принципиально новая на

News image

В России появится принципиально новая наука на основе нанотехнологий, биотехнологий, информационных технологий, специально ориентированных на ра...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Medfield - атомная платформа третьего поколения

Компания Intel с громкого успеха начала освоение платформы для ультрамобильных персональных компьютеров, известных также как нетбуки, и MID-аппаратов – только по...

Волокнисто игольчатый композит

Текстильный материал черного цвета состоящий из случайно орентированых углеродних волокон и нитевидных кристалов. Электропроводен, стойкий к контактной электроэрозии, агресивным середам, эл...

Физики создали новую форму углерода

В графите каждый слой повернут относительно нижележащего на 60 градусов (на иллюстрации). В МЭГ этот угол равен 30 градусам. МЭГ состоит из углеродных сл...

Kyosemi использует в солнечных ячейках фотодиоды шарооб

На 2-ой Международной выставке по генерации электроэнергии с помощью фотовольтаических приборов (Second International Photovoltaic Power Generation Expo), проходившей 27 – 29...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.