Возможность выполнять руками такие движения, как ношение и подъем тяжестей, выполнение мелких точных движений, таких как протягивание нитки в игольное ушко — является обычной двигательной функцией для человека. Необходимость и важность движения руками осознается только тогда, когда нарушается их функция -при таких заболеваниях, как БАС, параплегия, которые приводят к прогрессирующему мышечному параличу.
Для того, чтобы помочь таким пациентам, ученые в течение десятилетий занимаются разработкой нейропротезов (искусственных конечностей), которые могли бы вернуть людям возможность двигаться.
Для управления протезами нервные окончания в области повреждения соединяются через интерфейсы мозг-компьютер, которые фиксируют электрические импульсы от мозга и трансформируют их в движения.
Но до последнего времени учеными не удавалось создать протезы, которые обладали бы возможностью выполнять мелкие моторные функции. Функциональность протеза, в первую очередь, зависит от данных, которые получает компьютерный интерфейс, управляющий протезом.
В ранее проведенных исследованиях изучались сигналы, которые регулируют скорость хватательных движений.
Для исследования хватательных движений ученые из Германии были использованы макаки – резус, которые имеют развитую нервную и зрительную систему, а также выраженные мелкие моторные навыки.
Перед основным экспериментом ученые научили двух макак-резусов двигать рукой виртуального аватара на экране. Во время этой стадии обучения животные двигали своей рукой и одновременно видели аналогичное движение виртуальной руки на экране. Во время выполнения задания на руках обезьян были надеты перчатки с магнитными датчиками, которые фиксировали движения рук животных.
После освоения этой задачи обезьян на следующем этапе обучали управлять виртуальной рукой, «воображая» захват. Одновременно фиксировалась активность нейронов в моторных зонах коры мозга, которые ответственны за управление движениями руки.
Внимание было акцентировано на сигналах, которые возникают при различных положениях руки и пальцев, и была проведена адаптация алгоритма интерфейса мозг-компьютер, который трансформируют нейронные данные в движение.
Затем ученые сравнили движения руки аватара с данными реальной руки, которые они записали ранее, и, как оказалось, движения имели сопоставимую точность.
Результаты исследования могут быть использованы для разработки нейропротезов с улучшенной мелкой моторикой.
