Свързано съдържание
- Този Bionic костюм може да бъде бъдещето на протезирането
Инженерът от университета в Хюстън Хосе Контрерас-Видал прави някои футуристични, по-странни от науката фантастични изследвания. Той е разработил интерфейс „мозък-машина”, за да интерпретира мозъчните сигнали и да ги превръща в движение. С този интерфейс той е създал бионична ръка и компютърен аватар, които се контролират от съзнанието на потребителя.
Но основата на работата му е контролиран от мисли екзоскелет, който помага на парализирани хора да ходят. През последните няколко години Contreras-Vidal работи с екзоскелета на долната част на тялото REX, разработен от базираната в Нова Зеландия REX Bionics. Екзоскелетът е направен така, че да се управлява с джойстик. Но Контрерас-Видал и неговият екип са преоборудвали версия, която да се използва с интерфейса им мозък-машина. Потребителят на екзоскелета носи капачка на електрода, със сензори на скалпа, които четат електрическата активност в мозъка. Алгоритъм, разработен от Контрерас-Видал и неговия екип, „интерпретира“ мозъчната информация и я превежда в движение на екзоскелета. С други думи, носителят мисли „движение, ляво коляно“ и алгоритъмът го превръща в действие. Това може да създаде сравнително бързи движения, тъй като дори при хора, които не са ранени, е необходима част от секундата, за да може информацията да пътува от мозъка до тялото.
„Всеки път, когато планираме движение, информацията е налице, преди да видим действително движението“, казва Контрерас-Видал.
Редица изследователи през годините са помогнали на парализирани хора да се движат с помощта на имплантирани в мозъка им електроди. Висящата система на Contreras-Vidal е различна, тъй като е неинвазивна - потребителите взимат и изключват капачката на електрода по желание. Това е особено полезно в случай на пациенти, които ще се нуждаят от екзоскелета само временно, като жертви на инсулт, които биха могли да използват екзоскелета, за да си възвърнат способността за ходене, след което да се научат да ходят без помощ. (Екип, воден от Бразилия, разработи неинвазивен екзоскелет, контролиран от мозъка, за да позволи на параплегик да стартира Световното първенство през 2014 г., но костюмът не позволяваше на потребителя да ходи без помощ).
Екзоскелетът, контролиран от мисълта, е резултат от дългогодишна работа по декодиране на езика на мозъка. В Университета в Хюстън Контрерас-Видал ръководи Лабораторията за неинвазивни мозъчно-машинни интерфейсни системи, в която работят екип от инженери, невролози, лекари, компютърни експерти и дори художници. Преди Хюстън той ръководи Лабораторията по невроинженерство и интелигентна протеза в Университета в Мериленд, където работи върху разработването на контролирана от мозъка протеза за ампутации. Алгоритмите, използвани за превеждане на мисли в движение, непрекъснато се усъвършенстват, казва Контрерас-Видал в това, което той определя като "творчески процес."
В момента неговата лаборатория работи по няколко проекта, използвайки интерфейса мозък-машина. Един проект разглежда невромоторното развитие при деца, използващи капачката на електрода; екипът се надява по-доброто разбиране на този процес в крайна сметка да помогне на деца с неврологични нарушения в развитието, като аутизъм. Друг се стреми да разбере какво се случва в мозъка, когато хората изживеят изкуство, обзавеждайки музеи с електронен капак, докато гледат на художествена инсталация.
В момента контролираният от мозъка екзоскелет е в процес на изпитания. Вече е използван в редица сценарии в реалния живот; британски квадриплегичен мъж наскоро ходеше по екзоскелета на конференция в Италия.
Контрерас-Видал и няколко негови ученици ще демонстрират екзоскелета на предстоящия фестивал на иновациите в Smithsonian. Фестивалът, сътрудничество между институцията Smithsonian и Службата за патенти и търговски марки на САЩ, се случва на 26 и 27 септември в Националния музей на американската история.
„Ние сме много развълнувани да отидем при Смитсониан, защото смятам, че учените трябва да говорят с обществеността, особено с децата“, казва Контрерас-Видал. „Те трябва да бъдат изложени на този тип технологии, за да видят, че наистина става въпрос за създаване и иновации.“
Сякаш екзоскелетът, подобен на робот, не е достатъчно впечатляващ за деца и други любители на фестивали, Контрерас-Видал и неговият екип ще позволят на посетителите да видят собствените си мозъчни вълни на екрана, като поставят капачки на електрода. Контрерас-Видал описва настройката в мозъчните вълни на човек като „слушане на невросимфонията“.
"Обичам да виждам мозъка като симфония, където всички основни области са част от ансамбъла и всеки играч в този ансамбъл е отговорен за някакъв аспект от поведението си", казва той. „За да свирят тази музика, те трябва да координират.“
Танцьорката Беки Валс изпълнява носенето на електродна капачка на Contreras-Vidal (University of Houston) Припокриването на изкуството и науката е важна част от работата на Контрерас-Видал. В миналото той е ангажирал художници, които да надникнат в творческите процеси на мозъка им. Съвсем наскоро той работи с танцьори. В проект, наречен Your Brain on Dance, той е монтирал танцьори с електродни капачки и е показал получените мозъчни вълни на екран, докато те изпълняват. Той смята, че в крайна сметка този вид проучване на невронната основа на движението може да доведе до ново разбиране за болестта на Паркинсон и други мозъчни заболявания.
На фестивала на иновациите посетителите ще бъдат разгледани с такова танцово представление.
„Учените могат да научат много от изкуството и обратно“, казва Контрерас-Видал. „Надявам се, че това ще обхване въображението на хората, особено на децата.“
Фестивалът на иновациите ще се проведе в Националния музей на американската история на 26 и 27 септември, между 10 и 17 ч. Събитието, организирано от институцията Smithsonian и Службата за патенти и търговски марки на САЩ, ще представи примери за американска изобретателност, разработени от независими изобретатели, академични институции, корпорации и държавни агенции.
