© Shenoy lab & Erika WoodrumИнтерфейс «мозг-компьютер» для набора текста по технологии Mindwriting

© Shenoy lab & Erika Woodrum

Интерфейс «мозг-компьютер» для набора текста по технологии Mindwriting

Американские ученые создали интерфейс «мозг-компьютер», который позволяет превращать мысленное движение руки с ручкой в текст на экране. Скорость набора при таком методе составляет 90 символов в минуту, что более чем вдвое превышает предыдущий рекорд для бесконтактного набора текста путем визуального выбора символов на виртуальной клавиатуре. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Люди, потерявшие возможность двигаться и говорить в результате травм, тяжелых заболеваний или инсульта, тем не менее продолжают мысленно совершать привычные движения. Исходя из этого, инженеры и нейрохирурги из Стэнфордского университета вместе с коллегами из других институтов создали комплексную систему, состоящую из интерфейса «мозг-компьютер» (BCI) и программного обеспечения к нему, возвращающую таким людям возможность общения.

«Мы знаем, что мозг сохраняет способность представлять точные движения в течение десятилетий после того, как тело утратило способность выполнять их, — приводятся в пресс-релизе университета слова первого автора статьи Фрэнка Уиллетта (Francis Willett), научного сотрудника Медицинского института Говарда Хьюза Стэнфордского университета. — Теперь мы узнали, что сложные запланированные движения, включающие искривленные траектории, такие как почерк, могут быть легче и быстрее интерпретированы алгоритмами искусственного интеллекта, чем более простые движения, такие как перемещение курсора».

С помощью миниатюрных датчиков, имплантированных в мозг, авторам впервые удалось расшифровать активность мозга, связанную с попытками писать буквы от руки. Ранее все разработки в этом направлении шли по пути создания программного обеспечения, отслеживающего мысленные движения курсора мыши и выбора символов.

Стэнфордские ученые пошли по другому пути — они решили дешифрировать мысленный «почерк», и этот путь оказался более эффективным. Если раньше рекорд скорости «набора» составлял 40 символами в минуту, то сейчас участник исследования — 65-летний мужчина, парализованный от шеи до низа тела в результате травмы спинного мозга — набирал 90 символов в минуту. По словам исследователей, это примерно та же скорость, с которой вводят текст на экране смартфона люди его возраста.

29 апреля, 13:20Наука

Ученые выяснили, почему у млекопитающих большой мозг

Два крошечных электрода размером с таблетку аспирина поместили в ту часть мозга мужчины, которая управляет движением кисти правой руки. Датчики BCI получали сигналы от отдельных нейронов, когда человек воображал письмо, и передавали их в систему, где алгоритм машинного обучения распознавал шаблоны, создаваемые мозгом для каждой буквы. Затем система отображала текст на экране в режиме реального времени.

«Важная миссия нашего исследования — восстановление быстрой интуитивной коммуникации для людей с серьезными речевыми или двигательными нарушениями, — говорит один из авторов статьи Ли Хохберг (Leigh Hochberg), невролог-реаниматолог и профессор инженерной школы Института мозговых исследований Университета Брауна. — Демонстрация возможности быстрого и точного нейронного декодирования почерка знаменует собой новую захватывающую главу в развитии клинически полезных нейротехнологий».

В будущем ученые планируют использовать технологию мысленного почерка как часть комплексной системы, включающей также навигацию по принципу «укажи и щелкни», очень похожую на ту, что используется на современных смартфонах, и модуль декодирования речи.

«Мы, естественно, объединим эти два или три режима, предусмотрим возможность переключения между ними, и проверим ее на человеке, который не может говорить, например, пациенте с боковым амиотрофическим склерозом — дегенеративным неврологическим расстройством, которое приводит к потере движения и речи», — говорит руководитель исследования Кришна Шеной (Krishna Shenoy).

Данное исследование — очередной этап реализации проекта BrainGate по созданию интерфейсов «мозг-компьютер», в котором, помимо Стэнфордского университета участвуют Университет Брауна, Массачусетская больница общего профиля, Гарвардская медицинская школа, Медицинский центр ветеранов в Провиденсе, штат Вирджиния, и Университет Case Western Reserve.

Ученые назвали новую технологию Mindwriting — «мысленное письмо».

22 апреля, 14:34Наука

Ученые выяснили, как меняется мозг у любителей кофе