[mgr] Кибермедицина позволит слепым людям водить машину, а парализованным управл
Ученые уже испытывают уникальные устройства, которые открывают перед
человеком необъятные перспективы
- Кибермедицина - это внедрение в тело человека различных устройств,
которые помогают исправить физические недостатки, бороться с тяжелыми
болезнями и их
последствиями, словом - максимально продлить нормальную, полноценную
жизнь, - поясняет заведующий лабораторией Института высшей нервной
деятельности и
нейрофизиологии РАН, доктор биологических наук, профессор Александр
Фролов. Ведущий ученый занимается исследованием устройства мозга на
уровне нейронов,
разработкой интерфейсов <<мозг-компьютер>> и их использованием для
реабилитации больных после травм и заболеваний. В рамках Научного
лектория - 2045, который
проходит в Москве, эксперт рассказал о самых последних достижениях в
области кибермедицины в России и других странах, а также о захватывающих
перспективах,
которые открываются перед человечеством.
<<Видеть мозгом>>
- Во всем мире уже широко применяются операции по протезированию почек:
устройства, которые заменяют эти органы, могут работать в организме
человека до
40 лет, - напоминает ученый. - От 2 до 7 лет способно поддерживать жизнь
человека искусственное сердце. Активно разрабатываются протезы легких и
печени.
Правда, здесь пока успехи не столь внушительные: главный орган дыхания
<<живет>> не больше 6 месяцев, а печень работает лишь 4 дня. Но это только
начало.
В то же время кибермедицине удалось сделать то, что поражает воображение
и многим до сих пор представляется научной фантастикой: протезирование
сложнейшей
системы органов зрения.
Как известно, нередко люди слепнут из-за гибели клеток сетчатки - это
оболочка глаза, которая воспринимает изображение и преобразует в нервные
импульсы.
Они передаются в мозг, расшифровываются там, и мы получаем привычные
зрительные образы предметов - видим их. Для тех, кто лишился такой
возможности из-за
травмы или болезни, американский ученый и врач-офтальмолог Уильям
Добелль из Нью-Йорка создал уникальное устройство.
- Человек надевает очки, в которые помещена небольшая телекамера, и
оптический сигнал от нее поступает в электрочип, вживленный в зрительную
кору мозга
на затылке, - поясняет Александр Фролов. - Чип состоит из электродов,
при их возбуждении возникают вспышки света - фосфены (представить их
себе можно,
если слегка надавить на закрытый глаз). Таким образом, зрительная
картинка, поступающая с телекамеры, преобразуется в определенный набор
световых вспышек.
Сначала они кажутся человеку хаотичными и беспорядочными, но по мере
тренировок и использования в быту мозг начинает распознавать и привыкать
к тому, что
каждому предмету соответствует та или иная модель вспышек.
<<Было сделано около 20 операций, они прошли успешно, один из пациентов
даже смог водить машину>>, - рассказывает профессор Фролов. В 2004 году
доктор Добелль,
основавший свой институт в Нью-Йорке, умер, однако его коллеги в США и
других странах продолжают исследования, чтобы ослепшие люди смогли
получать более
полноценные изображения окружающего мира.
Как сила мысли управляет роботом
В лаборатории Александра Фролова проводили опыт: на голову человеку
надевается энцефалографическая сетка, которая считывает электрические
сигналы мозга
и передает для распознавания в компьютер. Испытуемого сажают перед
экраном, выставляют на мониторе цель и предлагают довести до нее курсор...
силой мысли.
<<Когда мы представляем себе определенное движение, в мозге возникает
соответствующий электрический сигнал, - поясняет профессор. - Если
уловить этот сигнал
и расшифровать его с помощью компьютера, то можно передать необходимую
команду какому-либо внешнему устройству и таким образом управлять им>>.
Подобный алгоритм использовал на практике один из пионеров
нейрокибернетики, профессор Джон Донахью из Университета Брауна (США).
Двоим пациентам - 58-летней
женщине, парализованной более 15 лет назад, и 66-летнему мужчине,
полностью обездвиженному после инсульта, вживили нейрочипы в
двигательный участок коры
головного мозга. Сигналы от мозга поступали на компьютер, обрабатывались
и передавались манипулятору - роботу в виде руки. Пациентам нужно было
воображать,
что они двигают искусственной рукой в нужном направлении. Женщина
тренировалась в течение 4 дней и в итоге смогла самостоятельно взять
рукой-роботом и
поднести себе термос с кофе. У мужчины получилось освоить протез
быстрее: вскоре он смог силой мысли управлять манипулятором так, что
киберпальцы хватали
и сжимали поролоновый шар. <<Мы близки к тому, чтобы вернуть
парализованным возможность выполнять рутинные действия, которые
совершают в обычной жизни миллиарды
людей, не задумываясь о том, как это работает>>, - рассказал в одном из
интервью доктор Донахью. Сейчас ученые работают над тем, чтобы создать
искусственную
руку с более быстрым и гибким управлением.
Протез сможет <<чувствовать>>
- Во всем мире развивается киберпротезирование для тех, у кого
ампутированы руки или ноги, - продолжает Александр Фролов. Один из самых
ярких примеров -
южноафриканский бегун Оскар Писториус. Имея протезы вместо обеих ног, он
стал победителем многих паралимпийских игр и даже успешно соревновался
со здоровыми
спортсменами. Причем, в течение нескольких лет Писториусу запрещали
участвовать в обычных забегах под предлогом того, что уникальные протезы
дают преимущества
по сравнению с человеческими ногами. Но затем запрет был снят (сейчас
Писториус обвиняется в убийстве подруги-фотомодели, над ним идет
судебный процесс).
В прошлом году в Россию приезжал знаменитый <<человек-киборг>> Найджел
Экланд. На пресс-конференции в <<КП>> он показал журналистам, как искусно
управляется
бионическим протезом, заменяющим от локтя ампутированную правую руку.
Найджел полноценно обслуживает себя в быту: готовит, водит автомобиль,
печатает на
компьютере. <<Все, что мне нужно сделать, это представить, скажем, что я
зажимаю шарик. Сигнал из мозга поступает в мускул культи, тот
сокращается и передает
импульс в двигатель протеза. Тогда киберпальцы сгибаются, и я могу
что-то взять>>, - поясняет Экланд.
Сейчас ученые выходят на следующий этап: создание системы, которая будет
передавать сигналы не только от мозга ко внешнему устройству, но и в
обратном направлении.
То есть через компьютер мозг сможет распознавать свойства предметов, к
которым прикасается протез. Фактически человек научится <<чувствовать>>
свою искусственную
руку! <<Для этого потребуется снабдить систему рецепторами, которые будут
улавливать изменения конфигурации предмета, получать тактильные сигналы
- все
это позволит передавать в мозг ощущение ощупывания>>, - рисует
захватывающую воображение картину Александр Фролов. В результате
управление протезами максимально
приблизится к полноценному действию человеческих рук и ног.
Высокочувствительных роботов можно будет использовать для сложнейших
операций в медицине, в
научно-исследовательской сфере и других областях нашей жизни.
Мрзг + компьютер для восстановления после инсульта
Число больных с кровоизлияниями в мозг растет как у нас в стране, так и
во всем мире. Одно из самых тяжелых последствий инсульта - паралич,
который наступает
из-за поражения двигательной зоны мозга. В этих случаях кибернетическая
медицина может помочь в реабилитации. Именно таким проектом сейчас
занимается команда
профессора Фролова под эгидой Минздрава при совместном финансировании
Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).
- Доказано, что когда человек воображает движения рук или ног, то
активируются те же отделы мозга, что и при реальных движениях, -
рассказывает Александр
Алексеевич. Во время тренировок пациентам надевают энцефалографические
шапки, считывающие сигналы мозга, а части тела, которые нужно
<<расшевелить>>, вставляют
в экзоскелет - устройство, соединенное с компьютером и повторяющее
очертания тела. Человека просят представить себе, скажем, разжатие руки
- поскольку
после инсульта кисти часто сжимаются, и их невозможно самостоятельно
разогнуть (это называется спастичность). Через компьютер сигнал из мозга
передается
экзоскелету, надетому на руку, и устройство разжимает кисть. <<Важность
этой процедуры в том, что когда воображаемое движение совпадает с
реальностью -
пусть и достигнутой с помощью внешнего приспособления, в мозге
происходят уникальные пластические перестройки - процессы, которые
восстанавливают двигательную
функцию>>, - поясняет профессор Фролов.
Пока это экспериментальная технология, в которой участвуют 20 пациентов.
Предполагается, что клинические исследования нового способа реабилитации
продлятся
еще три года. Если подтвердится их эффективность у большинства
пациентов, то кибернетическую технологию можно будет вводить в
официальные российские стандарты
реабилитации после инсульта.
Кстати
Научный лекторий - 2045 - это просветительский проект общественного
движения <<Россия 2045>>. В рамках лектория ведущие эксперты регулярно
выступают на разных
площадках Москвы с научно-популярными лекциями, чтобы знакомить широкую
аудиторию с последними достижениями науки и техники в нашей стране и за
рубежом.
Посещение лекций бесплатное -- достаточно зарегистрироваться на сайте,
где также можно узнать расписание лектория. Выступления транслируются по
телемосту
в ряд городов России, а также в онлайн-режиме в Интернете.
Анна Добрюха
Источник:
Комсомольская правда
http://dislife.ru/articles/view/32688#cut
