Вы когда-нибудь задумывались о том, насколько необычен такой простой акт, как поглаживание кошки? Тепло меха, мягкость, вибрации от мурлыканья. Для тех, кто утратил способность пользоваться конечностями из-за травм позвоночника, эти ощущения представляют собой лишь стирающиеся воспоминания. Теперь, также благодаря исследователямУниверситет Питтсбурга и делльЧикагский университет, искусственное чувство осязания делает большие успехи.
Представлен их новейший интерфейс мозг-компьютер в исследовании в Nature Communications Он не ограничивается восстановлением общих ощущений, но даже позволяет пациентам персонализировать их. Изменение, которое может радикально изменить жизнь людей, страдающих тетраплегией, и приблизить нас к протезам, которые действительно станут частью тела.
Персонализация как краеугольный камень
В предыдущих экспериментах искусственное осязание ограничивалось смутными ощущениями покалывания или жужжания, одинаковыми для любого объекта. Настоящая инновация этого исследования заключается в его подходе: исследователи предоставили пользователям контроль над деталями электростимуляции, а не принимали эти решения за них.
Результат удивителен: Участники смогли создать тактильные ощущения, которые имели для них смысл и казались естественными. Этот процесс немного напоминает мне настройку эквалайзера стереосистемы для получения наиболее подходящего звука. Только здесь мы говорим о перепрограммировании мозга, чтобы он снова слышал.
Самый захватывающий аспект? Разнообразие ощущений. Для кого-то поглаживание виртуального кота было «теплым и мягким», для другого — «гладким и шелковистым». Субъективные, личные переживания, подобные тем, которые должно передавать осязание.
Прикосновение — безмолвный язык человечества
Осязание является важной частью невербального социального общения; Это личное чувство, которое несет в себе множество значений.
Эти слова от доктора Сеси Вербаарсхот, ведущий автор исследования и доцент кафедры нейрохирургии и биомедицинской инженерии вЮго-западный Техасский университет, попал в точку. Осязание — это не просто нечто «функциональное»: оно тесно связано с нашей способностью устанавливать связь с другими людьми и с миром.
Подумайте об этом: рукопожатие, объятие, простое прикосновение любимого человека. Это примитивные и мощные формы общения, которые часто говорят больше, чем слова. Для тех, кто утратил эту способность, пустота становится не только физической, но также эмоциональной и социальной.
Возможность конструировать личные ощущения позволяет пользователям этого интерфейса «мозг-компьютер» делать взаимодействие с объектами более реалистичным и осмысленным. Фундаментальный шаг на пути к созданию нейронного протезирования, которым приятно и интуитивно понятно пользоваться.
Как работает процесс «возвращения» чувства осязания
Процесс, который исследователи использовали, чтобы помочь участникам найти «свое» чувство осязания, напоминает игру «огонь/вода» в темной комнате с бесконечными тактильными возможностями. Ученые попросили участников исследования (все из которых имели травмы спинного мозга, вызвавшие потерю чувствительности в руках) найти комбинацию параметров стимуляции, которая по ощущениям напоминала бы поглаживание кошки или прикосновение к яблоку, ключу, полотенцу или кусочку тоста, одновременно исследуя в цифровом формате объект, отображаемый на экране.
Сложность задачи была колоссальной: Речь шла о переводе визуальных стимулов в тактильные ощущения посредством электрической стимуляции мозга. Однако результаты оказались неожиданными. Когда изображение было удалено и участникам пришлось полагаться только на стимуляцию, они смогли правильно идентифицировать один из пяти объектов в 35% случаев: лучше, чем случайность (даже если еще далеко от совершенства).
За пределы орбиты, к Луне
Роберт Гонт, доцент кафедры физической медицины и реабилитации Питтсбургского университета и старший автор исследования, использовал метафору, которую я нахожу особенно удачной:
Мы разработали это исследование, нацеленное на Луну, и вышли на орбиту.
Изящный способ сказать, что, хотя они и не достигли своей конечной цели полностью, они добились значительного прогресса. Перед участниками, как уже упоминалось, стояла чрезвычайно сложная задача: различать предметы только с помощью искусственных тактильных ощущений, и в итоге они с ней неплохо справились.
Что еще интереснее, ошибки, которые они допускали, были предсказуемыми и логичными: сложнее отличить кошку от полотенца, поскольку оба они мягкие, но при этом они реже путали кошку с ключом.
Искусственное осязание: будущее найдено
Это исследование приближает нас к передаче точных тактильных ощущений парализованной руке человека и к созданию искусственной конечности, которая органично интегрируется в уникальный сенсорный мир каждого человека.
Легко представить себе последствия: Протезы, которые не только двигаются как естественные конечности, но и позволяют вам ощущать внешний мир. Человек с mano bionica может быть, однажды я возьму друга за руку и почувствую тепло, давление, текстуру его кожи. Он мог поднять стакан, не глядя на него, полагаясь только на тактильную обратную связь.
Мы пока не достигли этой цели, но очевидно, что мы приближаемся к ней. Искусственное осязание становится все менее и менее искусственным и все более и более… осязательным.
Каждый раз, когда я думаю о прогрессе в этой области, я вспоминаю, как нам повезло, что мы можем ощущать мир руками. Это дар, который мы принимаем как должное, пока не возникает опасность его потерять. И, возможно, истинная ценность подобных исследований заключается именно в этом: в напоминании нам, насколько драгоценна наша способность прикасаться и чувствовать окружающий мир.
