BrainGate - это система имплантатов мозга, созданная и ранее принадлежавшая Cyberkinetics , в настоящее время разрабатываемая и проходящая клинические испытания, предназначенная для помощи тем, кто потерял контроль над своими конечностями или другими функциями организма, например пациентам с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) или позвоночником травма пуповины . Технология Braingate и связанные с ней активы Cyberkinetic теперь принадлежат частной компании Braingate, Co. [1] [2] Датчик, который имплантируется в мозг , отслеживает активность мозга пациента и преобразует намерение пользователя в компьютерные команды.
Технология
В своем нынешнем виде BrainGate состоит из датчика, имплантированного в мозг, и внешнего устройства декодирования, которое подключается к протезу или другому внешнему объекту. Датчик представляет собой матрицу микроэлектродов , ранее известную как Utah Array, которая состоит из 100 электродов толщиной с волос, которые воспринимают электромагнитную сигнатуру нейронов, срабатывающих в определенных областях мозга, например области, которая контролирует движение руки. . Датчик преобразует эту активность в электрически заряженные сигналы, которые затем отправляются на внешнее устройство и декодируются в программном обеспечении. Декодер подключается и может использовать сигналы мозга для управления внешним устройством, таким как роботизированная рука, компьютерный курсор или даже инвалидное кресло. По сути, BrainGate позволяет человеку управлять объектами в мире, используя только разум.
Помимо анализа паттернов нейронов для передачи движения в реальном времени, массив BrainGate также может записывать электрические данные для последующего анализа. Потенциальное использование этой функции было бы для невролога для изучения характера приступов у пациента с эпилепсией .
Изначально BrainGate был разработан исследователями из отдела нейробиологии 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. [3] Компания BrainGate приобрела интеллектуальную собственность и соответствующие технологии у Cyberkinetics и продолжает владеть интеллектуальной собственностью, связанной с BrainGate. [1] [2] [3]
Результаты исследований и экспериментов
Первые описанные эксперименты по имплантации матрицы микроэлектродов одному человеку были проведены в 2002 году Кевином Уорвиком , Марком Гассоном и Питером Киберд . [4] Процедура, которая проводилась в больнице Рэдклиффа , включала имплантацию массива в периферические нервы субъекта, чтобы успешно реализовать как моторную, так и сенсорную функциональность, то есть двунаправленную передачу сигналов. [5]
Последующее полное клиническое испытание BrainGate проводилось исследователями из Массачусетской больницы общего профиля, Университета Брауна и Департамента по делам ветеранов и проводилось с 2004 по 2006 год с участием четырех пациентов с тетраплегией . Результаты, опубликованные в статье 2006 года в журнале Nature , показали, что человек с тетраплегией может управлять курсором на экране компьютера, просто думая, что позволяет ему открывать электронные письма и управлять такими устройствами, как телевизор. [6] У одного участника, Мэтта Нэгла , была травма спинного мозга, у другого - запущенный БАС . [7]
В июле 2009 года исследователи из Массачусетской больницы общего профиля, Университета Брауна и Провиденс, штат Вирджиния, инициировали второе клиническое испытание (получившее название «BrainGate2»). [8] [9] В ноябре 2011 года исследователи из Трансляционной лаборатории нейропротезирования Стэнфордского университета присоединились к исследованию в качестве второго сайта. [10] Судебный процесс продолжается .
В мае 2012 года исследователи BrainGate опубликовали в журнале Nature исследование, демонстрирующее, что два человека, парализованные в результате инсульта ствола мозга несколькими годами ранее, смогли управлять роботизированными руками для достижения и хватания. [11] Одна участница, Кэти Хатчинсон, смогла использовать руку, чтобы пить кофе из бутылки, [12] впервые за 15 лет она смогла пить без посторонней помощи. [13] [14] [15] Это произошло на месте в The Boston Home в Дорчестере, штат Массачусетс, специализированном доме, где жила мисс Хатчинсон. [16] В исследовании участвовали исследователи из Университета Брауна, Департамента по делам ветеранов, Массачусетской больницы общего профиля, Гарвардской медицинской школы и Немецкого аэрокосмического центра. [15]
Текущие клинические испытания
Клинические испытания начались в 2009 году под названием «Система нейронного интерфейса BrainGate2». [17] [18] По состоянию на октябрь 2014 г.[Обновить], Стэнфордский университет, Массачусетская больница общего профиля, Университет Кейс Вестерн Резерв (Огайо) и Медицинский центр Провиденс Вирджиния активно набирали участников для продолжающегося клинического испытания BrainGate2. [18]
В апреле 2021 года BrainGate стал первой технологией, передающей 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 субъекта для передачи сигналов. Сообщается, что точность и скорость набора и движения идентичны проводным решениям. [19]
Смотрите также
- Интерфейс мозг – компьютер - описывает испытания на людях с BrainGate.
- Кернел (компания нейротех)
- Neuralink
- Нейроробототехника
- Смоделированная реальность
Рекомендации
- ^ a b Кирснер, Скотт (12 августа 2009 г.). «Интерфейс мозг-компьютер CyberKinetics получает второй шанс» . Boston.com . Проверено 5 апреля 2021 года .
- ^ а б «BrainGate, настроенный на мысль» . Проверено 5 апреля 2021 года .
- ^ а б «Системы нейробиологических исследований Blackrock Microsystems» . Проверено 5 апреля 2021 года .
- ↑ Warwick, K, Gasson, M, Hutt, B, Goodhew, I, Kyberd, P, Andrews, B, Teddy, P и Shad, A: «Применение технологии имплантатов для кибернетических систем», Archives of Neurology , 60 ( 10), pp1369-1373, 2003 DOI : 10.1001 / archneur.60.10.1369
- ^ Legato, M Редактор: «Принципы гендерной специфики медицины», Academic Press, 2017
- ^ Hochberg LR, Serruya MD, Friehs GM, Mukand JA, Saleh M, Caplan AH, Branner A, Chen D, Penn RD, Donoghue JP (июль 2006 г.). «Управление нейрональным ансамблем протезных устройств у человека с тетраплегией». Природа . 442 (7099): 164–171. DOI : 10,1038 / природа04970 . PMID 16838014 . S2CID 4347367 .
- ^ «Контроль над разумом» . Проводной . 1 марта 2005 г.
- ^ «BrainGate - превращение мысли в действие» . 2015-12-04.
- ^ "BrainGate2: Технико-экономическое обоснование системы интракортикального 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.
- ^ Hochberg LR, Bacher D, Jarosiewicz B, Masse NY, Simeral JD, Vogel J, Haddadin S, Liu J, Cash SS, van der Smagt P, Donoghue JP (май 2012 г.). «Дотянуться и схватить людей с тетраплегией с помощью нейронно-управляемой роботизированной руки» . Природа . 485 (7398): 372–375. DOI : 10.1038 / nature11076 . PMC 3640850 . PMID 22596161 .
- ^ «Парализованная женщина двигает робота своим умом - от Nature Video» . YouTube : видео о природе. 16 мая 2012 . Проверено 5 апреля 2021 года .
- ^ «Люди с параличом управляют роботизированными руками с помощью интерфейса мозг-компьютер» . Брауновский университет. Май 2012 г.
- ^ Эбботт, Элисон (16 мая 2012 г.). «Робот-манипулятор, управляемый разумом, многообещающий» . Природа . DOI : 10.1038 / nature.2012.10652 . S2CID 61793032 .
- ^ а б «Люди с параличом управляют роботизированными руками с помощью интерфейса мозг-компьютер» . Брауновский университет. 16 мая 2012 г.
- ^ «Связь дома в Бостоне с технологическим прорывом» . 16 мая 2012 года Архивировано из оригинала 15 ноября 2013 года . Проверено 30 октября 2012 года .
- ^ «Клинические испытания» . Проверено 5 апреля 2021 года .
- ^ а б "BrainGate2: Технико-экономическое обоснование системы интракортикального нейронного интерфейса для людей с тетраплегией (BrainGate2)" . ClinicalTrials.gov . Проверено 5 апреля 2021 года .
- ^ Катбертсон, Энтони (3 апреля 2021 г.). «Ученые впервые в истории подключили человеческий мозг к компьютеру по беспроводной сети» . Независимый . Проверено 5 апреля 2021 года .
Внешние ссылки
- Компания BrainGate
- Исследование BrainGate
- Переводческая лаборатория нейропротезирования Стэнфордского университета
- Парализованная женщина перемещает роботизированную руку, используя только мысль, CNET, май 2012 г.
- Обзор Braingate
- Статья Gizmag
- Проводная статья
- Новости VWN