Работа опубликована в международном научном журнале и охватывает последние достижения в области.
Учёные из Научно-технологического университета «Сириус» совместно с коллегами из ведущих научных центров России опубликовали масштабный обзор, посвящённый нейрокомпьютерным интерфейсам — технологиям, которые позволяют напрямую связывать человеческий мозг с цифровыми устройствами. Работа опубликована в авторитетном журнале Applied Sciences и охватывает последние достижения в этой области: от восстановления подвижности у пациентов с параличом до создания систем «мозг-мозг» для коллективного решения задач.
Нейроинтерфейс — это технология, которая может считывать активность мозга и превращать её в команды. Например, человек с парализованными руками может мысленно управлять протезом или курсором на экране. А в обратную сторону — устройство может передавать сигналы в мозг, чтобы человек почувствовал прикосновение или увидел свет, даже если его глаза не работают.
Учёные описали основные принципы работы разного типа нейроинтерфейсов. Неинвазивные снимают сигнал с поверхности головы, как в шлеме с датчиками. Они безопасны, но слабо читают активность. Инвазивные работают с помощью электродов, которые вживляются прямо в мозг. Они дают точный сигнал, но требуют хирургического вмешательства. И есть промежуточные варианты — например, когда электроды размещаются на поверхности мозга.
Сегодня нейроинтерфейсы уже используются в медицине. Люди с травмами спинного мозга участвуют в экспериментах, где стимуляция помогает им снова ходить. Слепые с помощью имплантов видят простые изображения, а глухие слышат благодаря кохлеарным протезам. Есть случаи, когда человек, не говоривший много лет, смог «произнести» слова с помощью системы, которая расшифровала его мозговую активность.
Учёные отметили, что особый интерес вызывают двусторонние интерфейсы. Они не только читают намерения мозга, но и дают обратную связь. Например, человек с протезом руки может не просто двигать пальцами, но и чувствовать, насколько сильно сжимает предмет. Это делает управление естественнее. Также перспективными видятся технологии, которые не требуют прямого вмешательства в мозг. В частности, временная интерференция — это ситуация, когда два слабых высокочастотных электрических поля пересекаются в заданной точке мозга и активируют её, минимально затрагивая области, через которые проходят пути воздействия. Это позволяет неинвазивно достигать, например, глубоких структур мозга, связанных с памятью или движением.
Но вместе с возможностями растут и вопросы. Что делать с данными мозговой активности? Можно ли использовать эти технологии не только для лечения, но и для усиления способностей здоровых людей? Учёные подчёркивают, что обсуждать эти вопросы нужно параллельно с развитием самих технологий.
«Проведённый аналитический обзор не только систематизирует многочисленные работы, посвящённые нейрокомпьютерным интерфейсам, раскрывая их принципы устройства и области применения, но и показывает основные тренды развития исследований в данной области. Это очень важно для постановки новых задач и организации перспективных проектов. С нашей точки зрения, будущее за так называемыми биомиметическими интерфейсами, которые максимально приближены по своим физическим, биологическим свойствам и функциональности к нервной системе. Мы уже более десяти лет занимаемся разработкой таких нейроинтерфейсов для нейропротезирования после повреждения спинного мозга. Удалось создать уникальную технологию “мягких нейропротезов” для лечения больных с травмами и заболеваниями головного и спинного мозга, основанную на биомиметических подходах мультисистемной нейрореабилитации и применении гибких, растяжимых мультимодальных нейрональных интерфейсов. Технология расширяет показания к применению нейроимплантов, делает их более безопасными, адаптивными и эффективными», — рассказывает д.м.н., профессор, научный руководитель направления нейробиологии Университета «Сириус», заведующий лабораторией нейропротезов СПбГУ, PI группы нейрореабилитационных технологий Центра LIFT Павел Мусиенко.