Управляемая через мозг роботизированная рука позволяет вернуть чувствительность

Разработан первый робопротез с аналогом нервной системы

Тактильные ощущения кажутся людям чем-то само собой разумеющимся, но роботы и роботизированные протезы их лишены. Возможно, это одна из причин, почему их движения кажутся сложными и неестественными. Команда исследователей из Флориды и Юты работает над созданием биоинженерной руки, способной ощущать окружающую среду. О разработке пишет Science Daily.

Исследование проходит в рамках четырехлетнего гранта в размере $1,3 млн, целью которого является создание современных нейропротезов.

В работе принимают участие специалисты по биоинженерии, поведению, регенерации нервов, электрофизиологии и ортопедической хирургии. Их конечная цель — создать «живой» робопротез с аналогом периферийной нервной системы, напрямую соединяющей датчики и приводы.

Обратите внимание

Связав сенсорные ощущения робота с мозгом пользователя, можно будет восстановить чувствительность и улучшить контроль над протезом.

В основе проекта лежит передовая роботизированная рука, разработанная в лаборатории BioRobotics.

Она снабжена множеством рецепторов, которые считывают информацию об изменениях в окружающей среде и вызывают соответствующие изменения в поведении протеза.

Так, эта рука может регулировать захват, основываясь на весе или хрупкости предмета. Однако, задача заключается в том, чтобы научиться отправлять информацию с датчиков протеза в мозг.

Рынок человекоподобных роботов вырастет в 10 раз к 2023 году

Подобный синтез может помочь восстановлению нейронов. Электрическая активность, создаваемая тактильными рецепторами, помогает регенерации поврежденных нервов. Ученые надеются, что искусственные сенсоры смогут сыграть похожую роль.

Чтобы проверить идею, они в лабораторных условиях будут стимулировать живые нервы с помощью датчиков роборуки и изучать, как нейроны растут и регенерируются в ходе управления искусственной конечностью. Нейроны будут помещены в особые камеры с питательной средой, снабженные микроэлектродами.

Сложный дизайн эксперимента позволит провести испытания без опасности навредить людям.

Пройдя через камеры, нервные импульсы будут направлены в мозг владельца протеза. Эту функцию возьмет на себя специальное устройство, передающее сигналы на манжету, прикрепленную к оставшейся части руки.

Важно

Благодаря изменению ее давления пользователь сможет понять, что слишком сильно сжимает предмет или, наоборот, чересчур ослабил хватку. Электроэнцефалограмма предоставит ученым информацию о том, как мозг реагирует на информацию, получаемую от датчиков протеза.

Благодаря этому можно будет понять, насколько успешно идет восстановление осязания.

В конечном счете, ученые надеются, что их работа поможет миллионам людей во всем мире. Лучше поняв, как нейроны восстанавливаются после травм, можно будет применить эти знания для лечения людей, страдающих от последствий инсультов и повреждений спинного мозга.

Биологи нашли рецепт «вечной молодости»

Сложные биоинженерные протезы дорогие, а потому доступны далеко не всем. Проблему может решить использование открытого исходного кода. В сочетании с 3D-печатью и переработанным пластиком это позволяет сделать искусственные конечности значительно дешевле.

Источник: https://hightech.fm/2017/11/15/robotic-hand-2

Мозговой имплантат позволяет чувствовать искусственную руку каждым пальцем

Увеличивая число электродов, имплантированных в мозг, можно добиться более детальной чувствительности для протеза.

Парализованным людям мало вернуть подвижность, нужно ещё вернуть их ногам и рукам чувствительность.

Подвижность и чувствительность неразрывно связаны – вряд ли мы смогли бы контролировать наши движения, если бы не ощущали, как мы касаемся предметов, если бы не ощущали боль, тепло, холод и т. д.

Ту же самую проблему приходится решать и при конструировании протезов: электромеханическая конечность не просто должна сгибаться, она должна чувствовать.

Впрочем, в случае протезов тут удалось достичь значительных успехов. Так, два года назад в Science Translational Medicine вышло сразу две статьи, авторы которых описывали механические руки, которые удалось сделать весьма чувствительными: с помощью такой руки можно было осторожно взять стакан, не разбив его, отличить на ощупь круглое от квадратного, а гладкую поверхность от шершавой.

Но если у человека нет только руки (или ноги), а всё остальное цело, то механическое устройство можно просто подключить к периферическим нервам, которые раньше работали с настоящей конечностью, а теперь остались без дела. Тогда импульсы от сенсорных датчиков протеза пойдут по нервам в спинной мозг, а потом и в головной мозг.

Если же речь идёт о парализованном пациенте, то тут возникает дополнительное препятствие: паралич случается из-за повреждения спинного мозга, и для того, чтобы дать подвижность и чувствительность руке или ноге (или протезу, который их заменит), нужно думать о том, как соединить их с мозгом в обход места травмы.

Совет

Очевидно, можно посылать сигналы от датчиков прямо в соматосенсорную кору, которая занимается обработкой «касательных» ощущений.

Эксперименты показали, что когда больным, которым по каким-то посторонним медицинским причинам делали операцию на головном мозге, электрическими разрядами стимулировали соматосенсорную зону, они что-то чувствовали – например, как будто они трогают вибрирующую поверхность.

Однако ощущения их были не очень естественными: всё-таки когда мы собственной рукой проводим по наждачной бумаге, то воспринимаем трение каждым из пяти пальцев и ещё ладонью, и вот как раз такой сенсорной дифференциации при искусственной стимуляции мозга не было – ощущения были довольно приблизительными.

И вот Роберту Гонту (Robert A. Gaunt) и его коллегам из Питтсбургского университета удалось сделать так, чтобы мозг парализованного чувствовал именно каждым пальцем.

Тридцатилетнему мужчине, который 12 лет назад попал в аварию и у которого ноги и руки утратили подвижность и чувствительность, вживляли в соматосенсорную кору два микрочипа, каждый около 4 мм в поперечнике; кроме того, дополнительные электроды были ещё и в двигательной зоне, контролирующей движения рук.

Все мозговые имплантаты были связаны не с настоящей рукой, а с механической, которая «общалась» с мозгом через компьютер.

Когда кто-то касался датчиков на руке, человек это чувствовал – и, что самое важное, он чувствовал именно прикосновение к конкретному пальцу.

(Подчеркнём, что речь идёт именно о чувстве давления, касания чего-то твёрдого; ощущений тепла, холода, боли и т. д. в данном случае мозг не получал.)

В статье в Science Translational Medicine говорится, что чувствительность сохранялась на протяжении полугода – таков был срок полностью задокументированного эксперимента, описанного в публикации.

Обратите внимание

Однако на данный момент электроды находятся в мозге у «подопытного» уже 17 месяцев, и, по словам авторов работы, у него всё остаются по-прежнему: электроды сохраняют связь с мозгом, а мозг продолжает принимать сигналы, причём такая электростимуляция не причиняет ему, по-видимому, никаких неудобств.

Конечно, электромеханическая рука – это не то что своя, но ведь можно парализованную руку заключить в экзоскелет, который будет за неё и чувствовать, и двигаться.

Детальных «пальцевых» ощущений удалось добиться благодаря более точным и более мощным имплантатам; возможно, здесь стоит и дальше идти именно в том же направлении, то есть увеличивать число электродов и совершенствовать алгоритмы обработки сигнала.

Однако если до зоны мозга, которая принимает сигналы от рецепторов давления, добраться сравнительно просто, она, можно сказать, лежит на поверхности, то вот к участкам коры, благодаря которым мы ощущаем движение как таковое, проникнуть уже намного сложнее, и надо очень сильно исхитриться, чтобы поставить на них чип.

А ведь есть ещё и температурное чувство, и чувство боли; а ведь, кроме рук, есть ещё и ноги, и их нейронные зоны спрятаны глубже, чем зоны рук.

Некоторые скептики вообще сомневаются, что нам удастся полностью уподобить протезы живым конечностям: в наших руках и ногах работает огромное множество рецепторов, обменивающихся с мозгом множеством сложных сигналов, и вряд ли в мозг можно установить столько электродов, чтобы заставить электромеханическую конечность работать так же, как работает настоящая рука или нога.

Впрочем, поживём – увидим; в конце концов, ещё не так давно казалось невероятным, что мозг в принципе можно заставить хоть как-то чувствовать протез.

Источник: https://www.nkj.ru/news/29757/

Роботизированная рука улучшит работу прибора, управляющего мозгом – Vitaminov.net

20 декабря 2010

Производительность интерфейса мозг-компьютер, разработанного с целью помочь парализованным людям передвигать предметы с помощью силы мысли, был усовершенствован путем добавления роботизированной руки, обеспечивающей сенсорную обратную связь, о чем говорится в новом исследовании Чикагского университета. Устройство, которое преобразует мозговую активность в движение компьютерного курсора или роботизированной руки, доказало свою эффективность при работе с людьми. В ранних версиях таких устройств человек мог управлять своими движениями только с помощью зрительной функции.

Добавление роботизированной руки, которая обеспечила получение кинестетической информации о движении и положении в пространстве, улучшило двигательные навыки обезьян, принимавших участие в исследовании, и испытывая интерфейс мозг-компьютер, о чем написано в журнале Neuroscience (Неврология). Добавление осязательных ощущений сможет улучшить функциональность «переносного робота» и помочь пациентам с повреждением спинного мозга, говорят исследователи.

«У многих пациентов, которые не могут двигаться, осталась частичная сенсорная обратная связь», — говорит доктор Николас Хэтсопулос, доцент и председатель кафедры вычислительной неврологии в Чикагском университете. «Это привело нас к мысли о возможности использования этой естественной формы обратной связи в переносных роботах, чтобы дать возможность парализованным людям использовать такой вид обратной связи».

В ходе эксперимента обезьяны управляли курсором, не двигая рукой, посредством устройства, которое преобразовывало активность в основной двигательной зоне коры головного мозга в движение курсора.

Важно

Находясь в рукавообразном роботизированном экзоскелете, который отвечает за движение руки вместе с курсором, обезьяны лучше управляли курсором, двигаясь по прямой траектории и достигая цель быстрее, по сравнению с теми же операциями без экзоскелета.

«Управление курсором улучшилось на 40 %, когда рукой обезьяны управлял роботизированный экзоскелет», — говорит Хэтсопулос. «Это может иметь больше значение при выполнении повседневных задач парализованными людьми, использующими такое устройство».

Когда человек двигает рукой или кистью, он используют сенсорную обратную связь, под названием проприоцепция, для того, чтобы контролировать свои движения.

Например, если вы протягиваете руку, чтобы дотянуться до кофейной чашки, сенсорные нейроны в руке и кисти посылают информацию о положении руки обратно в мозг и далее происходит движение.

Функция проприоцепции состоит в том, чтобы сообщить человеку о положении его руки даже при закрытых глазах.

«Но у людей, у которых сенсорные нейроны погибают, выполнение элементарных задач, связанных с моторикой, таких как застегивание пуговиц на рубашке или ходьба, становится чрезвычайно сложным.

Люди, страдающие параличом нижних конечностей, в ходе ранних клинических испытаний интерфейса мозг-компьютер выполняли аналогичную задачу передвижения компьютерного курсора или роботизированной руки, используя только визуальные сигналы.

Этот эксперимент помог исследователям понять важность обратной связи проприоцепции», — говорит Хэтсопулос.

«На ранних этапах наших исследований мы не представляли, насколько важна сенсорная обратная связь в качестве компонента системы», — говорит Хэтсопулос. «Мы искренне полагали, что процесс происходит в одностороннем порядке: мозг посылает сигналы и управляет движением конечностей. Только недавно стало понятно, что на самом деле существует замкнутая система, связанная с обратной связью».

Размышляя над этой замкнутой системой, в новом исследовании ученые рассмотрели изменения в мозговой активности, зафиксированные у обезьян после добавления к устройству сенсорной обратной связи.

По словам Хэтсопулоса, при обратной связи проприоцепции информация при возбуждении клеток основной двигательной зоны коры головного мозга была более полная, по сравнению с испытаниями, когда применялась только визуальная обратная связь, демонстрируя улучшенный коэффициент отношения «сигнал-шум».

Совет

Усовершенствование, полученное посредством добавления обратной связи проприоцепции, может повлиять на интерфейсы мозг-компьютер следующего поколения.

Ученые уже начали разрабатывать различные типы «переносных роботов» для расширения функций, имитирующих естественные способности человека.

Совмещение декодера активности коры головного мозга с роботизированным экзоскелетом руки или кисти сможет достичь сразу две цели: возможность двигать конечностями парализованными людьми, одновременно обеспечивая сенсорную обратную связь.

Читайте также:  После обучения нейросеть будет самостоятельно добавлять отсутствующие изображения

Для достижения максимальной эффективности, парализованный пациент должен сохранить остаточную сенсорную информацию относительно конечностей, несмотря на потерю двигательных функций, что, по словам Хэтсопулоса, часто происходит у больных с боковым амиотрофическим склерозом, бодрствующей комой или частичным повреждением спинного мозга. Для пациентов, лишившихся как моторной, так и сенсорной функций, прямая стимуляция сенсорной зоны коры головного мозга поможет получить ощущение движения конечностей. Дополнительные исследования в этом направлении в настоящее время идут полным ходом.

«Я думаю, что присутствуют все компоненты; осуществлению нашей идеи ничего не мешает. Применение таких переносных роботов и управление ими через мозг, возможно, самый многообещающий подход, который поможет парализованным людям возвратить способность двигаться», — говорит Хэтсопулос.

Источник: medicaldaily.com
Перевод: Vitaminov.net

Источник: https://www.vitaminov.net/rus-news-0-0-22265.html

Роботизированная рука заменит человеческую | РОБОТОША

Существует два основных подхода к вопросу о создании роботизированной руки. Можно создать роботизированную руку с простыми прямолинейными движениями, имеющую два или три пальца для захвата большинства предметов.

Или достаточно сложную, со всеми пятью пальцами, предназначенную для полной имитации человеческих рук, прошедших миллионы лет эволюции. И такую руку удалось разработать, так что если вы хотите, чтобы ваш робот выполнял как можно больше движений и обладал человекоподобной рукой, то теперь это стало возможным.

Из-за сложного строения настоящей человеческой руки, биомиметические антропоморфные руки неизбежно сопряжены с большим количеством проблем: нужно заставить их работать определенным образом и сохранить форму человеческой руки.

Zhe Xu и Emanuel Todorov из Вашингтонского Университета в Сиэтле совершили безумие и создали наиболее точную биомиметическую антропоморфную роботехническую руку, какую можно себе представить, для того, чтобы полностью заменить человеческую.

По словам Zhe Xu, для них было очень важно разработать новый вид робототехнической руки:

Xu и Todorov решили начать с нуля, машинально дублируя движения человеческой руки.

Сначала они просканировали лазером скелет человеческой руки, а затем напечатали на 3D-принтере искусственные кости, что позволило им продублировать незафиксированные совместные оси, которые у нас есть. По словам Xu:

Суставные связки (которые стабилизируют суставы и контролируют диапазон их движений) изготовлены из высокопрочных волокон Spectra, с использованием лазерной резки листов резины, заменяющих мягкие ткани.

Разгибатели и сгибатели сухожилий (для сгибания и выпрямления пальцев) также изготовлены из волокон Spectra и резиновых листов методом лазерной резки для обшивки сухожилий и мышцы-разгибателя, представляющую собой сложную перепончатую многослойную структуру, которая оборачивается вокруг пальцев, чтобы лучше управлять гибкостью и крутящим моментом.

Обратите внимание

Мышцы состоят из массива 10 сервоприводов Dynamixel, тросы от которых которых проложены таким образом, чтобы точно имитировать запястье человеческой руки.

Помимо того, что это практически произведение искусства, рука способна очень точно имитировать разнообразные хватки при управлении с дистанционного манипулятора. Операторы также могут выполнять сложные манипуляции рукой без обратной связи, так как кинематика руки совпадает с настоящей человеческой рукой.

Это настоящий прорыв: дело в том, что рука предназначена для имитации человеческой руки, и это означает, что она имитирует человеческую руку, в первую очередь, из-за своей конструкции, а не программирования. Это имеет массу потенциальных преимуществ в телеманипуляции, поскольку оператор может более органично использовать ловкость собственных рук.

Ученые предполагают, что их руки могут быть использованы «как 3D каркасы для регенерации конечностей». По словам Xu:

Разработка биомиметическая антропоморфной роботизированной руки для регенерации конечностей, созданной Zhe Xu и Emanuel Todorov из Вашингтонского Университета будет представлена на ICRA в Стокгольме в мае этого года.

Источник:spectrum.ieee.org

Источник: http://robotosha.ru/robotics/robot-hand-replace-human-hand.html

Познакомьтесь с роботом Habilis с человеческой рукой, управляемой мозгом

Хотя кино заставило многих людей поверить в реалистичность роботов-гуманоидов, только учёным известно, как трудно спроектировать робота, имеющего хотя бы основные возможности человека.

В частности, Патрик ва дер Смагт, координатор проекта SENSOPAC при финансировании ЕС, поставил себе цель создать роботизированную руку, кисть и мозг, обладающие физическими и когнитивными способностями человека.

Международная команда нейробиологов и робототехников под его руководством решила, что лучший способ создать сообразительного, гибкого и чувствительного робота, это спроектировать его на основе человеческого тела и мозга.

Этот подход получил название биомиметика (biomimetics).

В результате шестилетней исследовательской работы при вложении €6.5 миллионов учёными SENSOPAC была спроектирована рука подобная человеческой с ловкой и чувствительной кистью, которая контролируется компьютерной программой вдохновлённой человеческим мозжечком.

Чувствительная кожа

Для создания кожи робота такой же чувствительной как человеческая, учёные тщательно изучали человеческую кожу. Был создан тонкий гибкий материал, наполненный формой углерода, чьё сопротивление изменяется под действием давления.

Это позволяет собирать данные с датчиков в разных частях кожи для того, чтобы минимизировать количество носителей информации. По словам учёных, скоро они планируют встроить сотни датчиков и получать информацию с помощью всего лишь пяти носителей.

Уже сейчас они могут различать форму, количество и направление силы.

Человеческая рука имеет уникальный диапазон силы, от нежного прикосновения до мощности метателя копий. Такая способность есть у нас благодаря паре противоположных мышц, которые контролируют каждый сустав.

Важно

Исследователи применили тот же подход. Для управления искусственная рука использует 58 противоположных пар моторчиков, в паре с нелинейными пружинами.

Рука очень сильно напоминает человеческую руку. Она может щёлкать пальцами, поднимать яйцо или переносить чашку кофе. Её пальцы двигаются с помощью 38 противоположных моторов.

С самого начала учёные задались целью создать не просто чувствительную, ловкую и сильную руку, они хотели создать биомиметрическую руку с высокой степенью интеллекта.

Конечная цель – создание микрочипа, который позволит руке выполнять задания, требующие высокоинтеллектуальных способностей в условиях реального мира.

Исследователи пришли к мнению, что лучшим подходом является моделирование мозжечка, орган размером с кулак в основе головного мозга, отвечающий за координацию ощущений и движений. В настоящее время учёные используют программу, симулирующую основные аспекты процессов и интеграции информации в мозжечке.

По словам руководителя проекта, мы всё ещё находимся на расстоянии световых лет от достижения того, на что способна природа, но мы определённо движемся вперёд.

Источник: https://infuture.ru/article/895

Роботизированная рука, управляемая силой мысли парализованного человека

В апреле 2011 года парализованной женщиной по имени Кэти Хатчинсон, впервые после почти 15 лет была взята чашка с напитком, используя роботизированную руку, управляемую ее мыслями.

Хатчинсон была парализована, когда она перенесла автомобильную аварию, которая повредила ее мозг, отключив почти все ее моторные функции от остальной части тела. Ее оставили неспособной говорить или передвигаться.

Проект под названием BrainGate2 может переместить нас ближе к тому дню, когда протезные или роботизированные руки смогут вернуть людям свободу движений.

Совет

Это – первое клиническое испытание управляемой мозгом человека автоматизированной конечности для людей, согласно докладу нейробиолога Джона Донохью, из Университета Брауна и Министерства по делам ветеранов.

Донохью – один из ведущих исследователей в испытании, результаты которого были опубликованы на этой неделе в статье журнала Nature.

“Желание № 1 у многих пациентов – это возвращение движения руки” говорит Донохью.

Проект BrainGate – это сотрудничество между Министерства по делам ветеранов, Университета Брауна, Больницы общего профиля штата Массачусетса, Медицинской школы Гарварда и немецкого Космического Центра (DLR), который и спроектировал этот манипулятор.

Проект BrainGate, получил свой первый успех с людьми в 2006 году, когда пациент по имени Мэтт Нэйгл, который был парализован после аварии, смог продемонстрировать управление курсором компьютерной мыши, используя первую версию системы BrainGate.

Донохью и его коллеги сказали, что еще пройдут годы до того, как это устройство будет доступно пациентам, к тому же оно все еще должно быть одобрено Управлением по контролю за продуктами и лекарствами.

Оригинал (на англ. языке): Sciencedaily.com

Нейробиологи разработали интерфейс «мозг – компьютер», специальную технологию и обучающие программы, которые позволят парализованным людям управлять искусственными конечностями силой мысли.

Это огромный шаг вперед в плане расширения возможностей людей, неспособных самостоятельно двигаться.

Только представьте, что для парализованного человека значит возможность управлять манипулятором только лишь умственными усилиями: представил, как искусственная рука берет, стакан с водой – она тут же выполнила умственную команду.

Обратите внимание

В телевизионных передачах про экстрасенсов и знахарей часто показывают, как они могут заговаривать различные болезни.

Пошепчут что-нибудь над больным местом или кровоточащей раной, и она как будто понемногу начинает затягиваться.

Или же посмотрят пристальным взглядом на человека, страдающего смертельным заболеванием, и он сразу как будто бы испытывает облегчение и даже встает на ноги. Врачи такой вид нетрадиционной медицины называют фокусами.

Привычка сутулиться – одна из основных причин проблем со здоровьем. Упражнения для ровной спины и красивой осанки помогут навсегда забыть о зажатых плечах и втянутой шее.

Сутулость возникает из-за сидячей работы, неправильно подобранной обуви, тяжелых сумок. Позвоночник округляется, а мышцы зажимаются.

Однако сутулая спина не только наносит вред здоровью, но и визуально добавляет человеку 5 лишних килограммов

Источник: http://GlobalScience.ru/article/read/20626/

Управление мобильным роботом посредством сигналов головного мозга

Данная статья посвящена обзору возможностей применения нейрокомпьютерного интерфейса NeuroSky Mindwave Mobile для управления мобильным роботом.

Проведенное исследование позволяет утверждать, что NeuroSky MindWave Mobile позволяет фиксировать определенные сигналы головного мозга, которые возможно использовать для управления движением робота, однако набор таких сигналов ограничен.

Таким образом, нейрокомпьютерный интерфейс NeuroSky MindWave Mobile может использоваться для управления различными роботами для выполнения ограниченного набора действий.

Ключевые слова: нейрокомпьютерный интерфейс, ЭЭГ, робот, P300, BCI.

Последние достижения в области ЭЭГ (электроэнцефалография) открыли широкие возможности для исследований и разработки приложений по использованию данных сигналов головного мозга в различных предметных областях.

Важно

Традиционно, данные ЭЭГ получали с помощью громоздких медицинских устройств путем установки инвазивных датчиков непосредственно в мозг под черепом, либо, используя, мокрые электроды, обрабатываемые специальным гелем.

В настоящий момент на рынке появились устройства нескольких производителей, которые позволяют собирать данные ЭЭГ с помощью неинвазивных сухих электродов.

Данные устройства от ЭЭГ устройств медицинского класса отличает компактность, удобство использования в повседневной жизни, а также значительно более низкая цена. Примерами таких устройств являются продукты компаний NeuroSky, MindFlex, Emotiv.

В связи с возрастающей доступностью данных технологий важной задачей является исследование и оценка возможности их использования в различных областях человеческой деятельности обычными пользователями в не лабораторных условиях для различных научных и практических приложений.

В данной статье рассматривается возможность использования коммерческих нейрокомпьютерных интерфейсов для управления мобильным роботом. Мы рассмотрели и оценили возможности применения различных сигналов головного мозга, которые детектировались нейрокомпьютерным интерфейсом NeuroSky MindWave Mobile (Рис.

1б), для управления движением мобильного робота Orbotix Sphero (Рис. 1а).

а б

Рис. 1. Устройства, используемые в экперименте: а — мобильный робот Orbotix Sphero; б — нейрокомпьютерный интерфейс NeuroSky MindWave Mobile

Отличительной особенностью нашего исследования от предыдущих исследований управления устройствами и системами на основе ЭЭГ данных является изучение эффективности использования одноканального ЭЭГ сигнала, а не многоканального.

Современные клинические ЭЭГ системы имеют большое количество электродов (32, 64, 128, 256) и соответственно предоставляют многоканальный ЭЭГ сигнал. В своем экспериментальном исследовании мы использовали одноканальный коммерческий нейрокомпьютерный интерфейс NeuroSky MindWave Mobile.

Совет

NeuroSky MindWave Mobile позволяет получать ЭЭГ сигнал с единственного сухого датчика, располагающегося над левой фронтальной лобной долей головного мозга.

Читайте также:  Скайнет расправил плечи

Форм-фактор используемого нейрокомпьютерного интерфейса и неинвазивный электрод позволяют говорить об удобстве использования данного устройства для повседневных задач управления устройствами и компьютерными системами.

Краткий обзор предыдущих работ

В последние годы идея использования сигналов головного мозга для управления различными устройствами привлекла внимание многих исследователей. Так, например, несколько групп ученых в своих работах анализировали возможность использования нейрокомпьютерного интерфейса Emotiv Epoc для управления роботизированной рукой [5, 9].

Другие исследователи изучали возможности управления объектами в виртуальной среде (например, объектами в видеоиграх [6]) и устройствами (радиоуправляемый вертолет [2]) с помощью клинических ЭЭГ систем. Также исследователи изучали возможности применения сигналов головного мозга для управления элементами графического интерфейса пользователя компьютерных систем.

Группа ученых под руководством Фабиани исследовала применение нейрокомпьютерного интерфейса для управления движением курсора в двух измерениях [4], а группа американских ученых предприняла попытку создания системы управления интерфейсом смартфона Apple iPhone с помощью нейрокомпьютерного интерфейса Emotiv Epoc [3].

В большинстве указанных выше работ и аналогичных им для преобразования сигналов головного мозга в управляющее воздействие для устройства или объекта компьютерной системы используется подход на основе детектирования вызванного потенциала P300. Подробнее о данном подходе и его применении при использовании нейрокомпьютерного интерфейса Emotiv Epoc можно узнать из данной статьи [1].

Данный подход требует использования нейрокомпьютерного интерфейса как минимум с тремя электродами, поэтому в нашем исследовании он оказался не применим.

Эксперимент

Мобильный робот Orbotix Sphero представляет из себя шар, способный перемещаться в заданном направлении с помощью встроенного двигателя, а также поворачиваться вокруг своей оси. Orbotix Sphero обладает беспроводным интерфейсом Bluetooth, что позволяет отдавать ему управляющие команды с внешних устройств.

Обратите внимание

Для управления скоростью движения в текущем направлении мобильного робота предлагается использовать уровень концентрации пользователя, а для поворота робота на 90 градусов — уровень расслабления пользователя.

Уровень концентрации и уровень расслабления пользователя вычисляются с помощью нейрокомпьютерного интерфейса NeuroSky MindWave Mobile на основе данных активности альфа- и бета-волн головного мозга.

Известно, что альфа-волны (8–12 Гц) преобладают в ЭЭГ при расслаблении человека, а бета-волны (13–30 Гц) преобладают в ЭЭГ при концентрации человека на выполнении каких-либо мыслительных задач [7, 8].

Общая схема экспериментальной системы управления мобильным роботом представлена на Рис. 2.

Рис. 2. Общая схема экспериментальной системы управления мобильным роботом

Характеристики нейрокомпьютерного интерфейса NeuroSky MindWave Mobile

Нейрокомпьютерный интерфейс NeuroSky MindWave Mobile имеет 1 датчик для считывания сигналов головного мозга, а также один дополнительный датчик опорного канала. Датчики имеют следующий тип: пассивные, сухие. При работе нейрокомпьютерный интерфейс ловит электрические сигналы не только от мозга, но и от мышц.

Эти сигналы сильнее, чем от мозга и их нужно фильтровать. Для этого считывается дополнительный сигнал оттуда, где есть сигналы от мышц, но нет сигналов от мозга — это точки в височной области или районе ушей (для NeuroSky MindWave Mobile это мочка левого уха). Схема расположения датчиков на голове изображена на Рис.

3.

Рис. 3. Схема расположения электрода NeuroSky MindWave Mobile соответствует зоне Frontal Polar 1 (Fp1), датчик опорного сигнала располагается в зоне A1

Зафиксированные нейрокомпьютерным интерфейсом данные сигналов головного мозга передаются по беспроводному Bluetooth каналу на компьютер, который по определенному алгоритму обрабатывает полученные сигналы и преобразует их в управляющие сигналы для мобильного робота.

Важно

Для определения уровня расслабления и уровня концентрации оператора, управляющего мобильным роботом на основе альфа- и бета-волн соответственно был использован следующий алгоритм:

1)                 К исходному ЭЭГ сигналу применяется быстрое преобразование Фурье в соответствии с формулами:

                                                                               (1)

где X является вектором зафиксированных необработанных ЭЭГ сигналов за последние 2 секунды, Y — спектральной мощностью X, вычисленной с помощью быстрого преобразования Фурье. Yn показывает амплитуду волн n-ой частоты.

2)                 Вычисляется среднее значение амплитуды мозговых волн на соответствующем диапазоне частот в соответствии с формулами:

                                                                                                                (2)

Среднее значение амплитуды мозговых волн в альфа диапазоне получается усреднением значений Y в диапазоне от 8 до 12 Гц. Среднее значение амплитуды мозговых волн в бета диапазоне получается усреднением значений Y в диапазоне от 13 до 30 Гц.

3)                 Полученное среднее значение для альфа- и бета-волн нормализуется в соответствии с формулой (3) в диапазоне от 0 до 100.

                                                                                                      (3)

4)                 Полученное нормализованное значение для альфа-волн принимается в качестве показателя расслабления пользователя, полученное нормализованное значение для бета-волн принимается в качестве показателя концентрации пользователя.

Для того, чтобы инициировать движение мобильного робота в его текущем направлении, оператору с одетым нейрокомпьютерным интерфейсом необходимо поддерживать уровень концентрации выше определенного порогового значения (в нашем эксперименте данное пороговое значение равно 50 для показателей концентрации и расслабления) не менее 3 секунд.

Совет

Для того, чтобы инициировать поворот мобильного робота на 90 градусов, оператору необходимо поддерживать уровень расслабления выше порогового значения не менее 3 секунд.

Если оператор выполняет указанные выше условия по уровню концентрации или расслабления, то компьютер отправляет по беспроводному Bluetooth каналу управляющие сигналы мобильному роботу Sphero.

На графике ниже (Рис. 4) указаны примеры описанных управляющих сигналов, которые отдавались мобильному роботу в процессе эксперимента.

Рис. 4. График управляющих сигналов

Результаты и выводы

По результатам проведенного эксперимента можно сделать вывод, что нейрокомпьютерный интерфейс NeuroSky MindWave Mobile позволяет детектировать актуальные сигналы головного мозга.

Последующая обработка данных сигналов позволяет на их основе сформировать определенный набор управляющих сигналов, который может быть использован для контроля как реальных удаленных устройств, так и объектов в виртуальной среде.

Однако в следствии технических ограничений нейрокомпьютерного интерфейса NeuroSky MindWave Mobile (малое количество электродов) набор управляющих сигналов ограничен, но достаточен для управления несложными устройствами.

Литература:

1.                  Попов, Е. Ю. Исследование возможности применения нейрокомпьютерного интерфейса Emotiv EPOC для регистрации вызванных потенциалов P300 // Современные научные исследования и инновации. 2013. № 9 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2013/09/26479.

2.                  Andersen, K., Juvik, E., Kjellen, E., & Storstein, K. I. B. 2009. Radio controlled helicopter using neurofeedback.

Обратите внимание

3.                  Campbell, A.T., Choudhury T., Shaohan Hu, Hong Lu, Rabbi, M. 2010. NeuroPhone: Brain-Mobile Phone Interface using a Wireless EEG Headset. MobiHeld 2, 3–8 [Электронный ресурс]. URL: http://www1.cs.dartmouth.edu/reports/TR2010–666.pdf.

4.                  Fabiani, G.E., McFarland, D.J., Wolpaw, J.R., Pfurtscheller, G. Conversion of EEG activity into cursor movement by a brain-computer interface (BCI).

IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering: a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2004. 12(3). 331–8 [Электронный ресурс]. URL: http://www.ncbi.

nlm.nih.gov/pubmed/15473195.

5.                  Fok, B., Schwartz, S., Schwartz, R., Holmes, C. D. Direct Recoupling of Intention and Movement (Washington University in St. Louis). 2011.

IpsiHand: Direct Recoupling of Intention and Movement (Washington University in St. Louis) [Электронный ресурс]. URL: http://aac-rerc.psu.

edu/wordpressmu/RESNA-SDC/2011/04/27/ipsihand-direct-recoupling-of-intention-and-movement-washington-university-in-st-louis/.

6.                  Larsen, E.A. 2010. Playstation Controlled by Brain Waves (Tech. Rep.). Trondheim.

7.                  Lin C-T, Ko L-W, Chiou J-C, Duann J-R, Huang R-S, Chiu T-W, Liang S-F, Jung T-P: Noninvasive neural prostheses using mobile and wireless EEG. Proceedings of the IEEE 2008, 96:1167–1183.

Важно

8.                  Lin CT, Chung IF, Ko LW, Chen YC, Liang SF, Duann JR: EEG-based assessment of driver cognitive responses in a dynamic virtual-reality driving environment. IEEE Transactions on Biomedical Engineering 2007, 54:1349–1352.

9.                  Ranky, G.N., Adamovich, S. Analysis of a Commercial EEG Device for the Control of a Robot Arm, Bioengineering Conference, Proceedings of the 2010 IEEE 36th Annual Northeast. [Электронный ресурс]. URL: http://www.ieee.org/portal/innovate/search/article_details.html?article=5458188.

Источник: https://moluch.ru/archive/97/21722/

Бриллиантовая рука от пентагона

ПЕНТАГОН ТРАТИТ ОГРОМНЫЕ ДЕНЬГИ НА СОЗДАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ПРОТЕЗОВ

Американское Агентство передовых оборонных исследовательских проектов DARPA более десяти лет работает над проектом «прогрессивного протезирования», цель которого – создание искусственных конечностей и внутренних органов человека, не уступающих по характеристикам оригиналам. Параллельно ведется работа над созданием так называемого протеза мозга, который позволит дублировать память человека на электронном носителе. В какой стадии находятся эти разработки, выяснял корреспондент «Совершенно секретно».

Каждый год появляются все более современные технологичные протезы, тем не менее прогресс в этой области более века практически топчется на месте.

В настоящее время человеку с искусственной рукой или ногой, как и полвека назад, довольно сложно координировать свои движения в первую очередь из-за отсутствия прогрессивной системы управления протезом.

Необходимость прорыва в сфере протезирования назрела давно, и сейчас технологии позволили двинуться вперед. Главная трудность, которую предстоит преодолеть, – наладить устойчивую коммуникацию между телом человека и протезом.

Сегодня для продвижения этой технологии на первый план выходят идеи, позаимствованные из научной фантастики. Пионером в этой области становится DARPA, где подошли к этой проблеме кардинально: решили напрямую синхронизировать протезы с человеческим мозгом и нервной системой, чтобы ими можно было управлять так же, как человек двигает рукой или ногой, данной ему природой.

ИСКУССТВЕННЫЕ РУКИ НАДЕЛИЛИ ОСЯЗАНИЕМ

В DARPA сообщают, что функционирование инновационного протеза будет основано на технологии нейронных интерфейсов. Это означает, что предстоит научиться управлять моторными сигналами, которые передаются от периферических нервов к мышцам, обеспечивают тактильные ощущения и обратную связь.

Электронные устройства будут имплантировать в мышцы, эти девайсы будут соединены с соответствующими датчиками на протезе.

Совет

Теория такова: сигнал будет поступать через периферическую нервную систему, которая в организме отвечает за координацию движений тела, а также за получение внешних стимулов.

Дальше действие протеза будет схоже с работой руки: датчики, которые исполнят роль нервных окончаний, отправляют в головной мозг информацию о касании того или иного предмета, тот дает команду мышцам, и они совершают необходимое действие.

Устройства получают сигнал, декодируют его и передают протезу, который выполняет требуемые манипуляции.

Решить эту проблему должна система сенсорного интерфейса HAPTIX (Hand Proprioception and Touch Interfaces), которая разрабатывается при поддержке Министерства обороны США.

Несколько лет назад было заявлено об еще одном прорыве в создании этой технологии: было сконструировано синтетическое волокно, которое проводит нервные импульсы и не отторгается организмом.

Теперь осталось совершенствовать механику, прочность соединения с конечностью и эстетичность – чтобы искусственная конечность мало отличалась от утраченной.

Если этого удастся добиться, то мир наверняка шагнет в эру киборгов.

Однако ряд ученых сомневается, что удастся добиться устойчивой связи между роботизированной системой и нервной системой человека. Тем не менее работы в этом направлении продолжаются.

Для этого разработана технология TMR (Targeted Muscle Reinnervation), которая будет улучшать алгоритм управления протезами рук.

Обратите внимание

В настоящее время создаются главные ее составляющие – мозговые интерфейсы, которые будут испытаны в ближайшее время.

Дальше ученые хотят оживить нервные окончания, работа которых была прервана во время ампутации. С помощью специальных устройств импульсы, исходящие от них, будут усилены и направлены для управления протезом.

Еще одна проблема – как вживить «периферийные интерфейсы» в человеческий организм без хирургического вмешательства.

Существующие хирургические методы для таких травм – грубые и неэффективные и приводят к ухудшению функций управления.

ТЕХНОЛОГИЯ TMR ПОЗВОЛИТ УЛУЧШИТЬ АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОТЕЗОМ

Источник: https://www.sovsekretno.ru/articles/id/5007

Мозг может восстанавливать сам себя — с некоторой помощью

Я нейрохирург. И, как и многие мои коллеги, я каждый день сталкиваюсь с людскими трагедиями.Я понимаю, как сильно может измениться жизнь всего за одну секунду после серьёзного инсульта или автомобильной аварии.

 Самое большое разочарование для нас, нейрохирургов, —это понимание того, что, в отличие от других органов, способность мозга к восстановлению достаточно невелика. После серьёзного повреждения центральной нервной системы пациент часто остаётся со значительным недостатком.

Читайте также:  Умные дроны для проведения разведывательных операций

 Кажется, именно поэтому я решила, что стану функциональным нейрохирургом.

Кто такой функциональный нейрохирург? Это врач, который пытается улучшить работу нервной системы с помощью разных хирургических вмешательств.

 Я думаю, вы слышали об одном из известных способов — глубокой стимуляции мозга, когда в мозг имплантируется электрод, чтобы исправить функционирование нейронов и улучшить неврологическое состояние. Это удивительная технология, которая улучшила состояние пациентов с болезнью Паркинсона,сильным тремором и болями.

 Однако улучшение функционирования не означает восстановления нейронов. Мечта функциональных нейрохирургов — восстанавливать мозг. Я думаю, что мы приближаемся к этой мечте.

Я хочу показать вам, что мы действительно к этому близки. С некоторой помощью мозг сможет восстанавливать себя.

Всё началось 15 лет назад. Тогда я была врачом-ординатором на дневных и ночных дежурствах в приёмном покое травматологии. Ко мне часто попадали пациенты с травмами головы.

Важно

Представьте пациента, поступившего с серьёзной травмой головы: его мозг опухает, а внутричерепное давление повышается. Чтобы спасти его жизнь, нужно снизить внутричерепное давление. А чтобы сделать это, иногда приходится удалять часть опухшего мозга.

 Вместо того чтобы избавляться от этих кусочков, мы с Жаном-Франсуа Брюне, моим коллегой-биологом,решили изучать их.

Что я имею в виду? Мы хотели выращивать клетки из этих кусочков мозга. Это непростая задача.Выращивать клетки из образца материала — как растить маленьких детей, выдернув их из семьи.

Нужно найти необходимые нутриенты, тепло, влажность, создать благоприятные условия для роста. Именно это нам нужно было сделать с клетками мозга. После многих попыток Жан-Франсуа сделал это.

 Вот что мы увидели под микроскопом.

Для нас это стало большим сюрпризом. Почему? Потому что это выглядит так же, как и стволовые клетки: большие зелёные клетки окружают маленькие и незрелые.

 Возможно, вы помните из курса биологии, что стволовые клетки — это незрелые клетки, способные превращаться в клетки различных органов и тканей. В мозге взрослого человека есть стволовые клетки, но их очень мало, и они расположены в небольших нишах в глубине мозга.

 Было удивительно увидеть такие стволовые клетки в материале из поверхности мозга, вырезанном во время операции.

Ещё одно интригующее наблюдение: стволовые клетки очень активны, они делятся, делятся, делятся очень быстро. Они никогда не умирают, это бессмертные клетки. А эти клетки ведут себя по-другому. Они делятся медленно, а спустя несколько недель выращивания и вовсе умирают. Мы столкнулись со странным новым видом клеток, которые похожи на стволовые, но ведут себя по-другому.

Совет

Мы долго не могли понять, откуда они взялись. Они появились из этих клеток. Синие и красные клетки называются даблкортин-позитивные клетки. У всех вас они есть в мозге. Они составляют 4% клеток коры головного мозга. Они играют огромную роль во время развития зародыша. Когда вы были в утробе матери, эти клетки помогали вашему мозгу формироваться.

 Но почему они там остались? Этого мы не знаем. Мы думаем, что они могут участвовать в восстановлении мозга,потому что они обнаруживаются в больших концентрациях рядом с повреждениями мозга. Но это не стопроцентно. Очевидно одно: из этих клеток мы получили наши стволовые клетки. Мы столкнулись с возможным новым источником клеток, способных восстанавливать мозг.

 Нам нужно было доказать это.

Чтобы доказать это, мы решили создать экспериментальную парадигму.

 Идея состояла в том, чтобы взять образец мозга из неэлоквентного — не относящегося к функционально важным участка мозга, а затем вырастить эти клетки точно так, как делал Жан-Франсуа в своей лаборатории.

 А затем отметить их, окрасить, чтобы их можно было отследить в мозге. Последним шагом было снова имплантировать их в тот же мозг. Мы называем это аутотрансплантами.

Нашим первым вопросом было: «Что будет, если снова ввести эти клетки в нормальный мозг, и что будет, если снова ввести эти клетки в повреждённый мозг?» Благодаря помощи профессора Эрика Рулле мы работали с обезьянами.

В первом случае мы снова ввели клетки в нормальный мозг и увидели, что они полностью исчезли спустя несколько недель, как будто их сначала удалили, потом они вернулись, но место уже занято, они больше не нужны, поэтому исчезли.

Во втором случае мы создали повреждение, снова ввели те же самые клетки, и в этом случае клетки остались — и стали полноценными нейронами. Вот что мы увидели под микроскопом. Это клетки, которые мы имплантировали заново. Вот подтверждение: эти маленькие точки — это те клетки, которые мы пометили в лаборатории, когда выращивали их.

Конечно, мы не могли на этом остановиться. Помогают ли эти клетки обезьяне восстановиться после повреждения? Мы научили обезьян проходить тест на ловкость рук. Им нужно было брать кусочки еды из углублений. У них хорошо получалось.

 Когда они достигли стабильности в качестве выполнения, мы повредили части коры, отвечающие за движения рук. Обезьяны были парализованы, они больше не могли пошевелить рукой. Точно так же, как и люди, они самостоятельно восстановились до определённого уровня, так же, как люди после инсульта.

Обратите внимание

 Пациенты полностью парализованы, а затем, благодаря гибкости мозга, они восстанавливаютсядо определённого уровня. То же самое было с обезьянами.

Когда мы убедились, что обезьяны достигли постоянного уровня в своём восстановлении, мы имплантировали эти клетки. Слева вы видите обезьяну, которая восстанавливалась сама. Она выполняет задание на 40–50% от своих предыдущих результатов — до повреждения. Она не так аккуратна, не так быстра. А теперь — после имплантации клеток: два месяца спустя, та же обезьяна.

Мы тоже были ошеломлены, правда. С того времени мы узнали больше об этих клетках. Мы знаем, что можем криоконсервировать их, чтобы использовать позже.

 Мы знаем, что их можно применять в нейропатологии, например, при лечении болезни Паркинсона. Но наша мечта — имплантировать их людям.

 Я правда надеюсь, что скоро смогу показать вам, что мозг человека даёт нам инструмент для самовосстановления.

Бруно Джуссани: Жослин, это удивительно. Я уверен, что у нас в зале есть несколько десятков людей, а может, и почти все, кто сейчас думает: «Я знаю, кому это может помочь». Я, например, так думаю. Несомненно, вопрос в том, с какими проблемами вы столкнётесь, прежде чем сможете провести исследования на людях?

Жослин Блош: Самая большая сложность — это нормативные акты. (Смеётся) Для этих потрясающих результатов вам нужно заполнить примерно два килограмма бумаг и форм, чтобы получить возможность провести тест.

БД: Это объяснимо, мозг — деликатный орган.

ЖБ: Да, но даже у команды профессионалов уходит значительное время, чтобы сделать это.

БД: Если предположить — с готовыми исследованиями и разрешением на проведение тестов —если предположить по времени, через сколько лет мы сможем прийти в больницу и получить такую терапию?

ЖБ: Очень сложно сказать. Во-первых, это зависит от одобрения проведения тестов. Законы позволят нам скоро начать их? А потом нужно будет проводить исследования в небольших группах.

Важно

 Значительное время уходит на отбор пациентов, проведение лечения и оценку того, приносит ли оно пользу. Затем исследование расширяется.

 Но нужно доказать пользу этого метода лечения, прежде чем предлагать его широкому кругу пациентов.

3БД: И безопасность, конечно.

ЖБ: Да.

БД: Жослин, спасибо, что пришли и рассказали об этом. БД: Спасибо

Источник: https://fastsalttimes.com/sections/foto-video/595.html

Как восстанавливается чувствительность после трансплантации рук

В США накоплен уникальный опыт по пересадке рук после их потери, новое исследование нейробиологов позволило лучше представить, как идет восстановление после операции.

Исследование, проведенное нейробиологом Скоттом Фрейем (Scott Frey) в Университете Миссури в Колумбии (США), показало, что чувствительность нервов после пересадки руки постепенно восстанавливается в течение нескольких лет после операции, благодаря возникновению новых нейронных связей в головном мозгу. Результаты нового исследования были представлены 16 ноября на заседании американского Общества нейробиологов в Вашингтоне (США), сообщает Associated Press.

Во время обследований после операции, пациенты с пересаженной рукой должны были не глядя ответить на вопрос, к какой области руки — к ладони или пальцам — прикоснулись. Кстати, этот, казалось бы, тривиальный вопрос озадачивает физиологов, изучающих сенсорную область мозга.

Команда доктора Фрея изучила группу пациентов с пересаженной рукой. Двоим из них восстановили их собственную руку сразу после потери, а у 14 других были проблемы с чувствительностью, вызванные травмой.

Чем больше времени проходит после операции, тем точнее пациенты могут определять легкие прикосновения, говорит Скотт Фрей. У двоих человек из контрольной группы руки были пересажены восемь и десять лет назад. Чувствительность их была практически полной и точной, как у здорового человека.

Как считает доктор Фрей, на регенерацию нерва уходит около двух лет. Постепенное улучшение тактильных и двигательных способностей у пациентов, перенесших операцию три и полтора года назад, свидетельствует о том, что мозг продолжает адаптироваться.

Это исследовано важно потому, что оно позволит совершенствовать реабилитацию людей, перенесших инсульт, черепно-мозговую травму, а, может быть, и повреждение спинного мозга. Благодаря ему врачи могут облегчить и ускорить этот процесс.

Совет

Данные исследования свидетельствуют, что человеческий организм способен приспосабливаться и выстраивать новые связи в конечностях, после того они были нарушены. Когда хирурги проводят операцию по пересадке, нервы новой конечности должны связаться с телом.

Пациент постепенно вновь становится способен различать тактильно тепло/холод, мягкость/жесткость, давление на руку и болевые ощущения.

Но проблема в том, что если двигать новой конечностью после такой операции люди начинают сравнительно быстро, то ощущения возвращаются куда медленнее.

Дело в том, что наши тактильные ощущения зависят не только от, скажем, рецепторов на коже, но и от обработки сигналов в головном мозге. После потери конечности мозг быстро находит новое применение нейронам, ранее «обслуживавшим» ныне отсутствующую конечность.

Так, исследование доктора Фрейя показывает, что та область мозга, которая ранее управляла правой рукой, стала отвечать за толчковые движения, выполняемые левой. Сканирование мозга показывает, что теоретически нервные связи можно восстановить и несколько лет спустя после того как человек лишился руки.

Но мало известно о том, как именно происходит перестройка нейронных связей во время восстановления ощущений в конечностях.

Чувствительность тактильных окончаний имеет не только функциональный смысл. Другое исследование, также представленное на заседании, продемонстрировало связь тактильных ощущений с эмоциями человека. Одни наши нервы отвечают за ощущения боли и зуда. Совершенно другие реагируют на ласковые прикосновения. Последние были в основном изучены у животных.

У мышей они найдены на спинке, чуть меньше на конечностях, совсем их нет на лапках. У человека они найдены только в участках тела, покрытых волосами. Ранее исследователи измеряли чувствительность нервных окончаний в предплечье человека.

Обратите внимание

Испытуемые говорили о приятных ощущениях после легкого покалывания в этой области, но никогда не чувствовали быстрое легкое прикосновение.

Гипотеза, сформулированная доктором Сюзанной Уокер (Susannah Walker) из Ливерпульского университета имени Джона Морриса (США) гласит, что эти нервы эволюционировали для социальных связей. Во время эксперимента, который проводила доктор Уокер, людям показывали видеозапись, на которой человека нежно поглаживают.

Почти все испытуемые сообщили после просмотра, что они представляли приятные тактильные ощущения в основном в области спины и плеча, в меньшей степени в предплечье и ладони. Мгновенные поглаживания люди не считали приятными.

По словам исследователя, это свидетельствует о том, что наш мозг анализирует не только наши собственные ощущения, но и проецирует ощущения тех, кого мы видим вокруг себя.

Наконец, тактильные ощущения играют очень важную роль в развитии ребенка. Доктор Уолкер сообщила, что следующим шагом станет исследование работы этих нервов у детей с нарушениями развития, такими как аутизм.

Исследования процесса обработки сигналов в головном мозге важно и в контексте активной разработки искусственных конечностей: недавно портал Научная Россия рассказывал о разработке протеза руки, способного передавать человеку тактильные ощущения.

Источник: https://scientificrussia.ru/articles/kak-vosstanavlivaetsia-chuvstviteljnostj-posle-transplantatcii-ruk

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector