Нейроинтерфейсы – авангард технологий завтрашнего дня
В СамГМУ прошла IV международная конференция «Нейрокомпьютерный интерфейс: наука и практика. Самара-2018». В ходе мероприятия были представлены исследования и разработки в областях искусственного зрения, моторной реабилитации, человеко-машинного взаимодействия, виртуальной реальности, робототехники и физиотерапии.
Владимир РЕЗНИКОВ
Эффективное сотрудничество
Организаторами конференции стали Самарский государственный медицинский университет, компания IT-Universe, Территориальный инновационный кластер медицинских и фармацевтических технологий Самарской области, отраслевой союз «Нейронет» и проектный офис цифрового развития Самарской области.
В Форуме участовали ученые-практики из России, США, Японии, Нидерландов, Израиля. Российские достижения в области нейротехнологий представили разработчики из Москвы, Санкт-Петербурга, Самары, Красноярска, Казани, Саратова и других регионов. Приветствие участникам и гостям конференции направила министр здравоохранения России Вероника Скворцова. Она выразила уверенность в том, что активная работа участников Форума позволит специалистам разных стран наладить эффективное сотрудничество и внесет свой вклад в развитие отечественного сектора Нейронет.
В рамках конференции прошел Нейротлон – соревнования, в которых участвовали люди с ограниченными возможностями
Вернуться из тьмы
Сегодня в мире – 40 миллионов незрячих людей, а к 2050 году их будет уже 115.
Решить эту проблему должно создание искусственного зрения. Одним из мировых лидеров в этой области является Нидерландский институт нейронауки. Об искусственном зрении через имплантируемый в зрительную кору нейропротез рассказала ученый института Синг Чен. «Мы разрабатываем кортикальные протезы. Это целая экосистема, которая опирается не только на нейронауки, но и на материаловедение, инженерные науки. Создаем индивидуальные протезы с учетом анатомических особенностей пациента. Изображения реального мира переносятся в зрительную кору. Наши разработки сегодня помогли 16 пациентам, которые смогли увидеть мир после долгих лет полной слепоты. Последний наш эксперимент проводится с обезьянами, которым мы имплантировали электродные сетки, и они стоят уже более 20 месяцев. Обезьяны обучаются и чувствуют себя хорошо».
Геннадий Котельников, ректор СамГМУ, академик РАН, председатель Самарской губернской думы:
— Конференция стала дискуссионной площадкой для ученых мирового уровня, разработчиков новых технологий и специалистов практического здравоохранения. Мы видим интенсивное развитие нейрокомпьютерных интерфейсов и отраслей, связанных с ними. Самарский государственный медицинский университет – активный участник этих процессов. Он выстраивает технологические цепочки с индустриальными партнерами, реализует государственную повестку в сфере цифровой медицины, включаясь в процессы построения цифровой экономики.
Умная платформа реабилитации
О применении интерфейса «мозг-компьютер» на основе ЭЭГ для реабилитации после инсульта рассказал сотрудник инженерного департамента университета Кейо (Япония) Юничи Ушиба. «Мы разрабатываем технологии для восстановления движения рук и пальцев пациентов после инсульта. Начинаем с виртуальной реальности (ВР) и постепенно подключаем внешние устройства, управляемые в том числе и с помощью нейроинтерфейса (НКИ), – говорит Ю.Ушиба. Если пациент отвечает на терапию и генерирует сигнал от нужных мышц, он переводится на другую реабилитационную технологию. Эту технологию мы считаем умной интеллектуальной реабилитацией». Неврологическая реабилитация – для ученых университета Кейо в каком-то смысле вычислительная деятельность. По полученным диагностическим данным они ставят диагноз и принимают решение, какой ряд устройств и в какой последовательности будет использоваться.
Индивидуальная виртуальная реальность
Активно применяют ВР и робототехнику специалисты Северо-Восточного университета Бостон (США). Руководитель лаборатории нейронауки движения, которая занимается исследованием базовых механизмов виртуальной реальности и применения ее в клинических случаях, Юджин Туник отмечает, что самая сложная проблема в ВР – дать обратную связь для управления пальцами и руками. Рука имеет много мышц и суставов и, соответственно, степеней свободы, кроме того, в виртуальном мире нет тактильных ощущений, которые нужно создать. Ученый уверен, что результаты, полученные в ходе эксперимента, подтверждают возможность использования ВР для восстановления тонких моторных движений. Проект ведется четырьмя университетами США, и в ходе него накапливается и анализируется большой массив данных, что позволяет более точно настраивать индивидуальные параметры для каждого пациента.
В том, что виртуальная реальность и мозг – идеальная пара, уверен и Дорон Фридман из Междисциплинарного центра «Герцлия», Израиль. «Виртуальная реальность все более тесно связывается с другими технологиями, и мы получаем новые возможности. С помощью ВР можно ощущать себя вне своего тела или в теле другого человека, управлять различными устройствами, – говорит Фридман. Вы можете лежать, но в ВР бежать и испытывать нагрузку при помощи электростимуляции».
Превратить мысль в движение
Спектр тем докладов был довольно широк. Александр Фролов из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Россия) рассказал об опыте восстановления моторной функции у постинсультных больных с использованием экзоскелета кистей рук, управляемого НКИ, Александр Каплан из МГУ (Россия) – о применении нейроинтерфейсных технологий в психиатрии, а Алексей Осадчий из НИУ «Высшая школа экономики» (Россия) о технологиях нейрообратной связи. Михаил Лебедев из университета Дьюка (Дарэм, США) рассказал о двунаправленных НКИ, которые позволяют использовать искусственную сенсорную обратную связь, несущую информацию о движении нейропротезов и их взаимодействии с внешними обьектами.
Самарские разработчики Александр Захаров, доцент кафедры неврологии и нейрохирургии СамГМУ, и Юрий Потанцев («Открытые решения») представили совместный доклад «НКИ и ВР в практике здравоохранения». Также на выставке конференции были представлены тренажеры, реализующие эти технологии.
Завершилась конференция соревнованиями «Нейротлон», прошедшими на площадке выставочного центра «Экспо-Волга», в которых участвовали люди с ограниченными возможностями.
Александр Колсанов, директор Института инновационного развития СамГМУ, профессор РАН:
— Расширяется география и тематика участников конференции. И сегодня она является одной из ведущих в России по тематике нейротехнологий. Кроме того, это новая возможность для проведения продуктивных переговоров, как правило, переходящих в долгосрочное сотрудничество различных междисциплинарных команд.
Михаил Лебедев, Университет Дьюка, Дарэм, США:
— НКИ могут выполнять несколько функций одновременно. Также такие интерфейсы начинают использоваться в мозго-сетях, соединяющих нервные системы нескольких организмов для выполнения совместных задач. Но главное – то, что эти технологии внедряются в клиническую практику.
Александр Семенов, исполнительный директор отраслевого союза Нейронет:
— Конференция прошла также и в рамках реализации дорожной карты NeuroNet. Она завершилась Нейротлоном – соревнованиями ассистивных технологий, в которых участвовали люди с ограниченными физическими возможностями. С одной стороны, это популяризация технологий, которые в ближайшем будущем войдут в нашу жизнь, а с другой – это новые перспективы и качество жизни для людей с ограниченными возможностями.
Синг Чен, Нидерландский институт нейронауки, Амстердам:
— Наша главная цель – создать биосовместимые импланты для искусственного зрения: постепенно увеличивать число электродов, снижать стимулирующие токи. Устройства должны быть мобильными, чтобы отказаться от кабелей, входящих в мозг и выходящих из него. Думаю, что через четыре года мы получим качественные протезы для людей.