Как слепые люди смогут водить машину благодаря кибермедицине?

• 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.