Испытания высокоскоростного беспроводного интерфейса мозг-компьютер впервые прошли в домашних условиях

Научная работа с описанием и результатами испытаний размещена на портале рецензируемых публикаций IEEE Xplore. Ее авторы — команда ученых, участвующих в проекте BrainGate. Это объединение на базе Брауновского университета специалистов из ведущих профильных медицинских и научно-исследовательских американских учреждений с целью создания удобного и функционального интерфейса мозг-компьютер. Часть их разработок уже успешно прошла клинические испытания.

В своей новой статье ученые показывают полноценную работу полностью беспроводного интерфейса мозг-компьютер, передающего данные с той же скоростью, что и его проводные аналоги. Это серьезный шаг вперед в деле разработки подобных устройств. Попытки избавиться от громоздкой косы проводов, идущих от массива датчиков на голове пациента к блоку управления и анализа сигналов, предпринимали и ранее. Но последняя версия BrainGate — первое такое устройство, которое обеспечивает передачу потока данных от имплантированных электродов в полном объеме и без потерь.

Созданное в рамках BrainGate устройство представляет собой небольшую коробку весом около 43 граммов и размером с два спичечных коробка. В ней находится аккумулятор, модуль беспроводной связи и разъемы для подключения имплантированных в кору головного мозга электродов. В описанном испытании приняли участие два парализованных ниже шеи пациента, в черепе которых установили по два массива из 96 электродов каждый (всего — 192). Они считывали сигналы с моторной коры, а компьютер затем интерпретировал их в движение курсора на экране.

Оба подопытных довольно быстро освоили новый интерфейс мозг-компьютер и научились управляться с ним так же хорошо, как с проводным. Это уже доказывает эффективность разработки, но у эксперимента был и дополнительный результат. Поскольку часть тестов проводилась после марта прошлого года, когда случилась пандемия Covid-19, их пришлось организовывать в домашних условиях. И тут удалось оценить все прелести беспроводного подключения: ученые смогли считывать мозговую активность пациентов буквально круглые сутки, не создавая при этом для них неудобств. Потребовалось лишь научить помогающий инвалидам на дому медицинский персонал правильно настраивать беспроводную сеть.

Область науки, связанная с интерфейсами мозг-компьютер (BCI), — довольно тесная, так что сложно избежать сравнения BrainGate с самой известной разработкой в этой сфере — Neuralink. Сами авторы публикации упоминают очередное детище Илона Маска в статье лишь однажды — в разделе, посвященном конфликту интересов. Дело в том, что исследовательский департамент Общеклинической больницы штата Массачусетс, где работает один из авторов вышеописанного исследования, оказывает консультации и проекту Neuralink. Но это стандартная практика как для больницы, так и при написании статей (если есть хоть какие-то связи с конкурирующими разработками, их нужно обязательно указывать), и на содержание публикации она никак не влияет.

На деле между Neuralink и BrainGate — большая разница. Проект Брауновского университета более «приземленный» и реалистичный. В нем используют массивы электродов длиной полтора миллиметра, объединенные в квадратные массивы по 96 штук. Такие сенсоры удалось изготовить, и они работают, но отладка, испытания и сертификация для применения на людях заняли много лет. Именно команда BrainGate в 2012 году впервые смогла сделать систему управления роботизированным протезом с несколькими степенями свободы для парализованных пациентов.

Поэтому, во-первых, эти ученые — действительно пионеры нейротехнологий, а во-вторых, на их опыте хорошо видно, насколько трудна эта область. Что интересно, по итогам вышеописанных испытаний ученые уже подали все необходимые документы для получения разрешения на ограниченное клиническое применение своей разработки. Возможно, именно BrainGate станет первым компактным, беспроводным и полнофункциональным интерфейсом мозг-компьютер, который доступен специалистам по всему миру.

Neuralink же делает упор на масштабы и технологичность: тысячи электродов, быстрая имплантация и компактный приемопередатчик. Цели — амбициозные, первые тесты уже успешно провели, но до обещанных фантастических результатов еще далеко. Потенциально это грядущая революция в области нейротехнологий. На практике пока что эффект несколько иной, пусть и тоже очень полезный: Neuralink подстегнул остальные научные команды, которые давно занимаются нейроинтерфейсами, ускорить темпы своих разработок. А науке тоже иногда не помешает толика азарта и здоровой конкуренции.