Международная конференция «Нейрокомпьютерный интерфейс: наука и практика» прошла в Самаре
Специалисты, работающие в области нейротехнологий, представили разработки, направленные на восстановление пациентов, потерявших возможность двигаться и коммуницировать с окружающим миром.
Владимир РЕЗНИКОВ
Заря нейронета
Самара второй раз стала центром притяжения специалистов со всего мира. Отрасль характеризуется ростом инновационных секторов, меняющих привычные нам базовые технологии. Этот процесс уже в горизонте одного поколения полностью изменит нашу жизнь. Участвующий в работе конференции заместитель председателя правительства Самарской области – руководитель департамента информационных технологий и связи, заведующий кафедрой информационных систем и технологий в медицине СамГМУ Станислав Казарин отметил, что правительство Самарской области системно поддерживает инициативы СамГМУ, направленные на развитие новой отрасли экономики «IT-медицина». «Проблематика, которой занимается медицинский университет, чрезвычайно важна не только для региона, но и в целом для всего научного сообщества. Вопросы создания умных устройств нужно решать также для многих отраслей народного хозяйства, в том числе и для развития аэрокосмической отрасли», – отметил Казарин.
В ходе конференции прозвучало много интересных выступлений, одно из них – доклад старшего научного сотрудника Центра нейроинженерии Университета Дьюка (США) Михаила Лебедева, который был посвящен расширению функций мозга нейрокомпьютерными интерфейсами. Ученый уверен, что в мозге нет локализованных центров, которые кодируют какую-то специальную информацию, и несколько областей осуществляют кодирование информации одновременно. Он классифицировал интерфейсы по функциям как моторные, сенсорные, сенсомоторные, когнитивные и мозгосети. Если когнитивные интерфейсы управляют более высшими функциями мозга, то мозгосети уже позволяют проводить исследования с множеством разумных объектов, когда, например, три обезьяны выполняют двухмерные задачи, а вместе они выполняют трехмерную.
В своем докладе исполнительный директор отраслевого союза «НейроНет» Александр Семенов отметил, что сегодня запускается все больше международных проектов в области исследований головного мозга.
«В рамках национальной технологической инициативы запущена дорожная карта «НейроНет», и Самара становится одной из точек роста в области нейротехнологий, – сказал Семенов. — Нам уже сегодня необходимо смоделировать, какие рынки будущего нужно развивать, чтобы через 15 – 20 лет мы были не на последних ролях, а в числе лидеров».
Профессор СамГМУ Василий Пятин (слева) обсуждает планы развития созданной совместной лаборатории нейроинтерфейсов и робототехники со специалистом компании «Андроидная техника» Петром Сторожевым
Поиск фундаментальных закономерностей
Доклад заведующего лабораторией нейроинтерфейсов МГУ им. М.В. Ломоносова Александра Каплана был посвящен проблемам совместимости мозга и компьютера.
«Фундаментальная наука не может развиваться без практических приложений и обратной связи. Поэтому мы выстраиваем путь от фундаментального исследования до ее адаптации в клинике. Вопросов много: как прочитать техническими устройствами различные функции мозга, откуда брать сигналы, как их координировать».
Профессор Слимана Бенсмайа (Университет Чикаго, США) рассказал о моделировании тактильных ощущений (чувствительности) для бионической руки. «Когда мы держим в руках объект, то получаем информацию о его размерах, форме, весе, скорости. Это два встречных процесса – сигнал о том, как мы хотим двигать рукой, и информация от рецепторов руки. Наша задача — внедрить подобные рецепторы в роботизированные протезы, чтобы информация от них шла в мозг, как и у обычных людей», – отметил С. Бенсмайа. Он также сказал, что день проведения конференции – особый, так как в этот день президент США Барак Обама пожал руку пациенту с протезом, который имитирует чувствительность парализованной конечности.
Доклады, прозвучавшие на конференции, охватили широкий спектр вопросов. Доктор Политехнического университета Гонконга Сяолин Ху рассказала о разработках в области применения управляемых силой мысли робототехнических устройств для реабилитации после инсульта, Стефано Сильвони (Центральный институт психического здоровья, Германия) – о применении нейрокомпьютерных интерфейсов для восстановления коммуникаций и моторной реабилитации.
Доклад заведующего кафедрой нормальной физиологии СамГМУ профессора Василия Пятина был посвящен реабилитации пациентов с двигательными нарушениями в виртуальной реальности. Партнер СамГМУ — компания IT Universe тесно работает с СамГМУ в области нейротехнологий. Сотрудник компании Сергей Агапов рассказал о методах быстрого распознавания вызванных потенциалов и их практическом применении в нейрореабилитации.
В работе конференции приняла участие и руководитель направления «Медицинские изделия, ИТ в здравоохранении» Фонда «Сколково» Юлия Гуленкова.
Анализируя все доклады, прозвучавшие на конференции, она отметила актуальность проектов. Главное, чтобы они дошли до своего потребителя и повысили эффективность реабилитационных технологий.
Геннадий Котельников, ректор СамГМУ, академик РАН:
— В конференции приняли участие как известные отечественные ученые, так и лидеры мирового уровня, работающие в области нейротехнологий. Уверен, мы сделаем все возможное, чтобы от дискуссий перейти к созданию совместных лабораторий и продуктов. Для этого есть много возможностей. В университете работают Центр прорывных исследований и технопарк площадью более 1000 кв. метров. СамГМУ – ядро кластера медицинских и фармацевтических технологий Самарской области, в составе которого 55 предприятий. Такие же партнерские сети существуют и у наших коллег в других городах и странах. Главное — уметь договариваться, использовать компетенции друг друга, а не идти параллельными путями и терять время.
Михаил Лебедев, старший научный сотрудник Центра нейроинженерии Университета Дьюка, США:
— Наша лаборатория проводит фундаментальные исследования на животных, а после они воплощаются в прикладные разработки, в том числе и в области медицины. Участвую в работе этой конференции второй раз. Уже посетил лаборатории, поговорил со специалистами. Вижу прогресс в разработках самарских коллег. Научный потенциал растет. Впечатляют успехи Центра прорывных исследований, который функционирует в университете. Есть интересные разработки и по моей тематике. В мире миллионы людей страдают от паралича, но можно от функционирующих областей головного мозга получить сигнал, сделать его управляющим для внешнего устройства и, таким образом, восстановить утраченные моторные функции. Можно стимулировать собственные мышцы человека, но можно решать и обратную задачу по доставке сигналов в мозг, восстанавливая его чувствительность.
Александр Колсанов, директор Института инновационного развития, профессор:
— СамГМУ в последние три года активно занимается развитием новой отрасли экономики «Информационные технологии в медицине». Сформированы научно-технический задел и мультидисциплинарная среда, в которой специалисты понимают как врачей, так и программистов, говорят на одном языке. На базе университета функционирует федеральный центр прорывных исследований, в структуре которого — виртуальная хирургическая клиника для подготовки интернов и ординаторов, отделы виртуальных технологий, высокопроизводительных вычислений и нейроинтерфейсов.
В структуре университета есть мощные клиники, которые на базе отделения реабилитации готовы начать исследования для апробации инновационных технологий восстановительного лечения, созданных российскими и зарубежными партнерами университета.
Виктор Казанцев, проректор по науке Нижегородского государственного университета им. Лобачевского:
— В нашем университете развивается направление по формированию искусственно культивируемых живых нейронных структур для решения задач управления.
Мышцы – естественные исполнительные устройства, которые могут сокращаться независимо и имеют быструю скорость переконфигурирования. Мозг координирует все процессы и выполняет поставленную задачу. Математически это функционал, который переводит вектор из пространства сенсорных сигналов в другой — вектор пространства исполнительных устройств. Решая эту задачу, мы создали микрофлюидный чип. По специальным канавкам идет процесс проращивания нейронов в строго определенной архитектуре. Это позволяет нам формировать любую логику, по сути, архитектуру живой нейронной сети.
Участники конференции в Центре прорывных исследований СамГМУ