Исследователи из Университета Питтсбурга продемонстрировали, что прямая сенсорная обратная связь от головного мозга значительно улучшает контроль действий, совершаемых пациентом с роботизированной рукой. В исследовании помимо управления рукой через интерфейс мозг-компьютер, контроль действий также осуществлялся с помощью мозговых имплантатов, отвечающей за сенсорную обратную связь. При использовании датчиков, имитирующих ощущения от взаимодействия с различными объектами, пациент смог выполнить различные задачи с помощью роботизированного протеза руки гораздо быстрее.
По мнению исследователей, использование роботизированных протезов и интерфейса мозг-компьютер может значительно улучшить жизнь людей с ампутированными конечностями и пациентов, у которых нарушен контроль движения рук или ног. Однако отсутствие тактильной чувствительности мешает быстро и четко выполнять различные движения. По словам Дженнифера Коллингера, доктора философии, доцента кафедры физической медицины и реабилитации Университета Питтсбурга, «сенсорная обратная связь от конечностей и рук чрезвычайно важна для нормального поведения в повседневной жизни, а когда такой обратной связи не хватает, производительность людей снижается».
Чтобы решить эту проблему ученые создали мозговые имплантаты, которые позволяют получать сенсорную тактильную обратную связь при управлении роботизированной рукой. Пока первым и единственным пользователем разработки стал частично парализованный после автомобильной аварии Натан Коупленд, который принял участие в клиническом исследовании.
До внедрения системы с сенсорной обратной связью Коупленд мог самостоятельно справиться с захватом и перемещением предметов при помощи роботизированной руки. Тренировки заняли пару лет, но полученные результаты были отличными. В то время как обычному человеку на выполнение такой операции нужно около 5 секунд, Коупленду требовалось от 5 до 20 секунд.
В рамках недавнего эксперимента Коупленд использовал роботизированную руку для выполнения различных задач, а исследователи сравнили время, которое потребовалось для их выполнения при использовании имплантатов с сенсорной обратной связью и без них. Результаты показали, что за счет активации сенсорной обратной связи Коупленд выполнял поставленные задачи в два раза быстрее: время, затрачиваемое на выполнение движений, сократилось с 20,9 до 10,2 секунд. Сам Коупленд сообщил о том, что система позволила ему действовать уверенно, поскольку не нужно было полностью полагаться на зрение.
При этом, по словам Коупленда, возникающие за счет действия имплантатов тактильные ощущения не были похожи на естественные. Скорее они напоминали ощущения давления или легкого покалывания.
«Мы не хотели ограничивать задачу, удаляя визуальный компонент восприятия», – сказал соавтор исследования Роберт Гонт, доктор философии, доцент кафедры физической медицины и реабилитации Университета Питтсбурга. «Когда восстанавливаются даже ограниченные и несовершенные ощущения, работоспособность человека значительно улучшается. Нам еще предстоит пройти долгий путь, чтобы сделать ощущения более реалистичными и внедрить эту технологию в дома людей».
