БрейнГейт
BrainGate — это система мозговых имплантатов , которая в настоящее время находится в разработке и проходит клинические испытания и предназначена для помощи тем, кто потерял контроль над своими конечностями или другими функциями организма, например, пациентам с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) или травмой спинного мозга . Технология Braingate и связанные с ней активы Cyberkinetic теперь принадлежат частной компании Braingate, Co. [1] Датчик, имплантированный в мозг , отслеживает активность мозга пациента и преобразует намерения пользователя в компьютерные команды.
Технология
[ редактировать ]
В своем нынешнем виде BrainGate состоит из датчика, имплантированного в мозг, и внешнего устройства-декодера, которое подключается к какому-то протезу или другому внешнему объекту. Датчик представляет собой массив микроэлектродов , ранее известный как Utah Array, который состоит из 100 электродов толщиной с волос , которые распознают электромагнитную сигнатуру нейронов, активирующихся в определенных областях мозга, например, в области, которая контролирует движение рук. . Датчик преобразует эту активность в электрически заряженные сигналы, которые затем отправляются на внешнее устройство и декодируются в программном обеспечении. Декодер подключается к внешнему устройству, такому как роботизированная рука, компьютерный курсор или даже инвалидная коляска, и может использовать сигналы мозга для управления им. По сути, BrainGate позволяет человеку манипулировать объектами мира, используя только разум.
В дополнение к анализу нейронных структур в режиме реального времени для передачи движения массив BrainGate также способен записывать электрические данные для последующего анализа. Потенциальное использование этой функции может заключаться в том, что невролог сможет изучить характер приступов у пациентов с эпилепсией .
История
[ редактировать ]Первоначально BrainGate был разработан исследователями факультета нейронаук Университета Брауна совместно с биотехнологической компанией Cyberkinetics, Inc. Позже Cyberkinetics передала производство устройств компании Blackrock Microsystems, которая теперь производит датчики и оборудование для сбора данных. [2] Компания BrainGate приобрела интеллектуальную собственность и связанные с ней технологии у Cyberkinetics и продолжает владеть интеллектуальной собственностью, связанной с BrainGate. [1] [2]
Результаты исследований и экспериментов
[ редактировать ]Первые сообщения об экспериментах по имплантации массива микроэлектродов одному человеку были проведены в 2002 году Кевином Уорвиком , Марком Гассоном и Питером Кибердом . [3] Процедура, которая была проведена в больнице Рэдклиффа , включала имплантацию массива в периферические нервы субъекта, чтобы успешно обеспечить как двигательную, так и сенсорную функциональность, то есть двунаправленную передачу сигналов. [4]
Последующее полное клиническое исследование BrainGate проводилось исследователями из Массачусетской больницы общего профиля , Университета Брауна и Департамента по делам ветеранов США и продолжалось с 2004 по 2006 год и включало исследование четырех пациентов с тетраплегией . Результаты, опубликованные в статье в журнале Nature в 2006 году , показали, что человек с тетраплегией способен управлять курсором на экране компьютера, просто думая, что позволяет ему открывать электронную почту и управлять такими устройствами, как телевизор. [5] У одного участника, Мэтта Нэгла , была травма спинного мозга, а у другого — прогрессирующая форма БАС . [6]
В июле 2009 года исследователи из Массачусетской больницы общего профиля, Университета Брауна и Провиденса, штат Вирджиния, инициировали второе клиническое исследование, получившее название «BrainGate2». [7] [8] В ноябре 2011 года исследователи из Стэнфордского университета присоединились к исследованию в качестве второго центра. Трансляционной лаборатории нейропротезирования [9] Этот судебный процесс продолжается .
исследование, В мае 2012 года исследователи BrainGate опубликовали в журнале Nature демонстрирующее, что два человека, парализованные в результате инсульта ствола мозга несколькими годами ранее, смогли управлять роботизированными руками для достижения и захвата. [10] Одна участница, Кэти Хатчинсон, смогла использовать руку, чтобы пить кофе из бутылки. [11] впервые за 15 лет она смогла выпить без посторонней помощи. [12] [13] [14] Это произошло на территории The Boston Home в Дорчестере, штат Массачусетс , специализированной резиденции, где проживала г-жа Хатчинсон. [15] В исследовании приняли участие исследователи из Университета Брауна, Департамента по делам ветеранов, Массачусетской больницы общего профиля, Гарвардской медицинской школы и Немецкого аэрокосмического центра. [14]
Текущие клинические испытания
[ редактировать ]Клинические испытания начались в 2009 году под названием «Система нейронного интерфейса BrainGate2». [16] [17] По состоянию на октябрь 2014 г. [update], Стэнфордский университет, Массачусетская больница общего профиля, Университет Кейс Вестерн Резерв (Огайо) и Медицинский центр Провиденса, штат Вирджиния, активно набирали участников для текущего клинического исследования BrainGate2. [17]
В апреле 2021 года BrainGate стала первой технологией, позволяющей передавать беспроводные команды от человеческого мозга к компьютеру. В клиническом исследовании приняли участие два участника с травмами спинного мозга. В исследовании использовался передатчик, подключенный к моторной коре головного мозга испытуемого, для передачи сигналов. Сообщается, что точность и скорость набора текста и перемещения идентичны проводным решениям. [18]
См. также
[ редактировать ]- Интерфейс мозг-компьютер - описывает испытания BrainGate на людях.
- Кернел (нейротехнологическая компания)
- Нейралинк
- Нейробототехника
- Имитированная реальность
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Кирснер, Скотт (12 августа 2009 г.). «Интерфейс «мозг-компьютер» CyberKinetics получает второй шанс» . Бостон.com . Проверено 5 апреля 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Системы нейробиологических исследований Blackrock Microsystems» . Проверено 5 апреля 2021 г.
- ^ Уорвик, К., Гассон, М., Хатт, Б., Гудхью, И., Киберд, П., Эндрюс, Б., Тедди, П. и Шад, А.: «Применение технологии имплантации для кибернетических систем», Архив неврологии , 60 ( 10), стр.1369-1373, 2003 г. дои : 10.1001/archneur.60.10.1369
- ^ Легато, M Редактор: «Принципы гендерно-специфической медицины», Academic Press, 2017.
- ^ Хохберг Л.Р., Серруя М.Д., Фрис Г.М., Муканд Дж.А., Салех М., Каплан А.Х., Браннер А., Чен Д., Пенн Р.Д., Донохью Дж.П. (июль 2006 г.). «Нейрональный ансамбль управления протезами человека с тетраплегией». Природа . 442 (7099): 164–171. Бибкод : 2006Natur.442..164H . дои : 10.1038/nature04970 . ПМИД 16838014 . S2CID 4347367 .
- ^ «Контроль разума» . Проводной . 1 марта 2005 г.
- ^ «BrainGate – Превращая мысль в действие» . 04.12.2015.
- ^ «BrainGate2: Технико-экономическое обоснование системы внутрикоркового нейронного интерфейса для людей с тетраплегией (BrainGate2)» .
- ^ Таня Льюис. «Стэнфорд присоединяется к команде BrainGate, разрабатывающей интерфейс мозг-компьютер для помощи людям с параличом» . Стэнфордская медицинская школа. Архивировано из оригинала 9 декабря 2011 года.
- ^ Хохберг Л.Р., Бахер Д., Яросевич Б., Массе Нью-Йорк, Симерал Дж.Д., Фогель Дж., Хаддадин С., Лю Дж., Кэш СС, ван дер Смагт П., Донохью Дж.П. (май 2012 г.). «Люди с тетраплегией дотягиваются и хватают руками с помощью роботизированной руки, управляемой нейронами» . Природа . 485 (7398): 372–375. Бибкод : 2012Natur.485..372H . дои : 10.1038/nature11076 . ПМК 3640850 . ПМИД 22596161 .
- ^ «Парализованная женщина мысленно движет роботом – от Nature Video» . YouTube : видео о природе. 16 мая 2012 г. Архивировано из оригинала 22 декабря 2021 г. Проверено 5 апреля 2021 г.
- ^ «Люди с параличом управляют роботизированными руками, используя интерфейс мозг-компьютер» . Брауновский университет. Май 2012.
- ^ Эбботт, Элисон (16 мая 2012 г.). «Робот-оружие, управляемое разумом, обещает многообещающе» . Природа . дои : 10.1038/nature.2012.10652 . S2CID 61793032 .
- ^ Jump up to: а б «Люди с параличом управляют роботизированными руками, используя интерфейс мозг-компьютер» . Брауновский университет. 16 мая 2012 г.
- ^ «Бостонское домашнее подключение к технологическому прорыву» . 16 мая 2012 года. Архивировано из оригинала 15 ноября 2013 года . Проверено 30 октября 2012 г.
- ^ «Клинические испытания» . Проверено 5 апреля 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «BrainGate2: Технико-экономическое обоснование системы внутрикоркового нейронного интерфейса для людей с тетраплегией (BrainGate2)» . ClinicalTrials.gov . Проверено 5 апреля 2021 г.
- ^ Катбертсон, Энтони (3 апреля 2021 г.). «Ученые впервые подключили человеческий мозг к компьютеру по беспроводной сети » Независимый . Проверено 5 апреля 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Компания БрейнГейт
- Исследование BrainGate
- Трансляционная лаборатория нейропротезирования Стэнфордского университета
- Парализованная женщина двигает роботизированную руку, используя только мысль, CNET, май 2012 г.
- Обзор Брейнгейта
- Статья в Гизмаге
- Проводная статья
- Статья в новостях VWN
| Технологии |  | |
|---|---|---|
| Научные явления | ||
| Дисциплины | ||
| Спекулятивный | ||
| Люди | ||
| Другой | ||
