Интрига чемпионата – экзоскелет на футбольном поле

В лаборатории в Сан-Паулу невролог Мигель Николесис (Miguel Nicolelis) ведет настоящее спортивное соревнование в научной дисциплине: 53-летний бразилец должен успеть к открытию чемпионата мира по футболу 2014 года создать технологию, которую до сих пор считали невозможной.

Спортивное шоу должно начаться со следующего действа: 12 июня парализованный человек должен прошагать по полю в специальном экзоскелете, управляемом силой мысли, и ударить по футбольному мячу. Сложность здесь в том, что в качестве нейроинтерфейса будет использоваться не какая-нибудь сложная система имплантируемых электродов, а самая что ни на есть простая электроэнцефалография (ЭЭГ).

Парализованный человек в экзоскелете выйдет на поле чемпионата мира по футболу

До сих пор ЭЭГ считалась недостаточной точной для подобных сложных нейроинтерфейсов. По крайней мере, трем различным научным командам удалось лишь научиться с помощью ЭЭГ отправлять сигналы вроде «старт» или «стоп». Понятно, что надежное управление роботизированным экзоскелетом с 17-ю степенями свободы с помощью двух сигналов невозможно.

ЭЭГ очень привлекательная технология, поскольку для сканирования сигналов мозга требует лишь шапочку с набором электродов и несложный программный алгоритм. Таким образом нет нужды в хирургических операциях, наноразмерных соединениях электродов с нейронами, оптогенных мутациях и т.п.

К сожалению, низкое пространственное разрешение ЭЭГ не позволяет получать достаточно информации – обычно лишь от 5 до 50 бит в минуту. Это очень и очень мало – наш мозг даже для простейших движений пальцами генерирует миллионы нервных импульсов. ЭЭГ мозга с целью выявления сигналов, направленных к рукам и ногам, похож на попытку слушать оркестр посреди шумной улицы. Миллионы посторонних сигналов скрывают те, что нужно выделить, поэтому все попытки создать приемлемый по параметрам ЭЭГ-нейроинтерфейс кончились неудачей. Крахом обернулись даже исследования Гая Шерона (Guy Cheron) из Брюссельского свободного университета, а ведь его лаборатория потратила на эти исследования внушительную сумму - $7 млн. Тем не менее, в прошлом году проект Шерона был свернут ввиду отсутствия значимых результатов.

Бразильский невролог Мигель Николесис до недавнего времени был ярым защитником совершенно иного подхода к интерфейсам мозг-машина. Он разрабатывал «кубик»-процессор, записывающий сигналы с электродов, имплантированных в мозг. Ему даже удалось разработать имплантат с 1000 крошечных электродов, которые позволяли сканировать сигналы мозга обезьяны и воспроизводить их в электронных манипулятора робота. Николесис резко отвергал любую возможность использования неточной ЭЭГ, но в 2013 году стало очевидно, что довести сверхточный имплантат до стадии использования на человеке-добровольце и публичной демонстрации к открытию чемпионата невозможно.

В то же время Федеральное инновационное агентство Бразилии выделило Николесису на этот проект невероятно большую сумму в $15 млн, и ученый решил использовать в демонстрации ЭЭГ. Мигель Николесис утверждает, что его команда уже добилась определенных успехов, и испытания на добровольцах идут с февраля. Недавно был опубликован видеоролик, демонстрирующий неуверенные движения экзоскелета, ролик сопровождается саундтреком из фильма «Миссия невыполнима».

Как бы то ни было, 12 июня полностью парализованный человек в экзоскелете Николесиса появится перед 70 тыс. зрителей на стадионе Itaquera в Сан-Паулу и миллионами телезрителей. Будем надеяться, что открытие станет демонстрацией одного из самых больших достижений бразильской и мировой науки, а также долгожданным прорывом в реабилитации людей с ограниченными возможностями. В случае успеха, новый дешевый нейроинтерфейс может получить широкое распространение и будет использоваться в самых разных отраслях: от игровой индустрии до космонавтики.