Способность удерживать и перемещать предметы опирается на нейронные сигналы, передаваемые в мозг из рук. Пока что возможность обмена сигналами протезов с мозгом не реализована. Однако новое исследование от Университета Чикаго может дать возможность создания сенсорных протезов конечностей, взаимодействующих непосредственно с мозгом. Исследователи во главе с доцентом кафедры биологии и анатомии С. Бенсмайя считают, что их разработки помогут увеличить ловкость и функции искусственных конечностей.

     С помощью экспериментов с обезьянами они выяснили структуру нейронной деятельности во время манипуляций животных с предметами, а затем смогли воссоздать такую структуру искусственно. Исследования Бенсмайя и его коллег являются частью передового исследовательского проекта (DARPA), целью которого является разработка искусственной верхней конечности, обеспечивающей контроль движений и ощущений у пациентов с ампутацией.

     Для восстановления сенсорных функций руки требуется обеспечить передачу сигнала из мозга в конечность, а затем в обратном направлении. Команда ученых считает, что зная, как мозг обрабатывает информацию, путем стимулирования его двигательных центров можно воспроизвести аналогичную активность нейронов.

     Одна часть эксперимента состояла в том, чтобы выяснить возможность восстановления функции осязания. Исследователи обучили обезьян определять различные формы предметов с помощью тактильных ощущений. Затем они подключили электроды к областям мозга обезьян, соотносимым с каждым пальцем, и посылали электро-импульсы на определенные участки мозга. Обнаружилось, что приматы отвечали на искусственную стимуляцию так же, как и на физический контакт с предметами. Заключения исследователей в этой части эксперимента приблизят создание суставов, способных сообщать информацию искусственным конечностями через интерфейс с мозгом.

     В другой серии экспериментов исследователи работали с ощущением давления по аналогичной схеме. И снова ответ обезьян был одинаковым как при искусственных, так и при естественных стимулах.

     В заключительной серии экспериментов Бенсмайя и его команда выясняли, что происходит, когда рука прикасается к предмету и отпускает его. В такие моменты в головном мозге возникают всплески активности, и они также могут искусственно стимулироваться электрическим током.

     В результате этих экспериментов Бенсмайя и его коллеги создали набор инструкций, которые могут использоваться в роботизированном протезе руки, способном взаимодействовать с мозгом при помощи «нейронного интерфейса». Однако людям с ампутированными конечностями придется ждать, пока создание сенсорных конечностей увенчается успехом благодаря дополнительным инженерным разработкам.