Обучение взаимодействию с ПК для мозга аналогично освоению любого двигательного навыка

Сотрудники Университета Вашингтона (UW) продемонстрировали, что взаимодействие мозга с компьютерным интерфейсом аналогично освоению им простых моторных навыков, таких как удар по мячу или печатание на клавиатуре. Результаты их работы представлены в онлайновом выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences за 10 июня.

Эксперимент производился с привлечением семи пациентов, которым были имплантированы мозговые зонды для уточнения диагноза эпилепсии. Им поставили задачу научиться двигать курсор по экрану компьютера используя только мысли. Электроды принимали сигналы, которые усиливались и отсылались для анализа на компьютер. В течение примерно 40 мс компьютер вычислял намерения, переданные с сигналом, и вносил изменения в движение курсора.

Выяснилось, что вначале, при ознакомлении пациентов с задачей, значительная мозговая активность концентрировалась во фронтальных участках коры головного мозга, обычно связанных с освоением новых навыков. Но уже спустя 10 минут фронтальная деятельность снижалась, и сигналы мозга приобретали вид, характерный для автоматических, рефлекторных действий.

Таким образом, исследователи получили в свое распоряжение индикатор, позволяющий судить о том, действительно ли пациент освоил какой-либо навык. Как отмечается, из всех успешных экспериментов с интерфейсами мозг-компьютер на обезьянах и людях, эта работа впервые четко позиционировала неврологические сигналы на карте мозга. Одним из неожиданных результатов исследования стало то, что для освоения взаимодействия с компьютером мозгом привлекается множество его участков за пределами ограниченной популяции нервных клеток, непосредственно занятых под интерфейс.

Наиболее щадящим из существующих мозговых интерфейсов является устройство, накладываемое на голову, однако такая технология не слишком надежна, так как сигналы от различных видов активности накладываются друг на друга. Инвазивная альтернатива заключается во внедрении электродов в ткань головного мозга для записи активности отдельных нейронов. Ученые из университета Питтсбурга и университета Брауна продемонстрировали применение такого решения для обучения пациентом с параличем конечностей управлению роботизированным манипулятором.

Команда UW экспериментировала с размещением электродов на поверхности мозга, что позволяло регистрировать сигналы более высокой частоты, чем неинвазивными приемниками. Будущие беспроводные версии подобного оборудования смогут оставаться в голове продолжительное время, обеспечивая возможность контроля компьютерного курсора или манипуляторов в домашних условиях.