Интерфейс мозга позволяет декодировать речь и управлять компьютером у пациентов с БАС

16:00, Май 4, 2025 Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе разработали интерфейс мозг-компьютер (BCI), который позволяет управлять курсором компьютера и щелкать, используя нейронные сигналы от речедвигательной коры. Один участник с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) использовал интерфейс для повседневной деятельности, включая независимое управление персональным настольным компьютером и ввод текста. Неврологические заболевания, такие как инсульт или БАС, могут нарушить путь от мозга к мышцам, что приводит к потере движения и коммуникации. БАС постепенно разрушает верхние и нижние двигательные нейронные пути, оставляя когнитивные функции нетронутыми, но вызывая паралич всех четырех конечностей и значительное нарушение речи . Интерфейсы мозг-компьютер — это внутрикорковые имплантированные устройства, которые обходят любые помехи, считывая нейронные сигналы непосредственно из мозга и производя вывод от имени пользователя. Многие интерфейсы BCI опираются на нейронную активность дорсальной моторной коры, области мозга, связанной с движениями кисти и руки. Когда сигналы декодируются, пользователи могут перемещать курсор , пытаясь или представляя движение конечности. Напротив, речевые BCI опираются на вентральную прецентральную извилину, где нейронные сигналы связаны с движениями лица и артикуляцией речи. Декодирование нейронных сигналов из этой области обеспечивает быструю речевую коммуникацию, но не было показано, что оно поддерживает общую компьютерную навигацию или управление движением. Имплантация в дорсальную и вентральную области была бы идеальным вариантом, однако она считается хирургически непрактичной или неосуществимой. В результате пользователи и врачи вынуждены выбирать между управлением курсором и декодированием речи. В исследовании «Речемоторная кора обеспечивает управление курсором и щелчки с помощью BCI», опубликованном в журнале Journal of Neural Engineering , исследователи провели исследование с одним участником, чтобы проверить, может ли нейронная активность речемоторной коры поддерживать как управление курсором, так и декодирование речи при одном месте имплантации. В исследовании принял участие один участник с БАС, 45-летний мужчина с параличом всех четырех конечностей и трудностями в четкой речи. Все сеансы проводились дома у участника. Четыре 64-электродных массива были хирургически имплантированы в вентральную прецентральную извилину участника. Нацеливание электродов осуществлялось с помощью предоперационной МРТ и кортикального выравнивания с помощью проекта Human Connectome. Нейронные сигналы были получены с частотой дискретизации 30 кГц и отфильтрованы полосой пропускания между 250 и 5000 Гц. Пороговые пересечения и мощность полосы спайка рассчитывались каждую миллисекунду с каждого электрода. Затем эти признаки были сгруппированы в 10-миллисекундные ячейки, создавая поток 512-мерных векторов признаков, которые служили входными данными для систем декодирования. Для оценки производительности системы использовались три парадигмы задач : калибровка Radial8, оценка сетки и одновременная речь и курсор. Линейный декодер скорости управлял движением курсора, в то время как отдельный линейный классификатор декодировал события щелчка. Параметры декодера постоянно перекалибровывались с использованием линейной регрессии для скорости и логистической регрессии для классификации щелчков, при этом веса обновлялись каждые несколько секунд во время активного контроля. Калибровка произошла быстро, поскольку участник достиг своей первой цели с помощью нейронного управления в течение 40 секунд после запуска системы. В ходе более поздних сеансов с оптимизированными настройками участник использовал систему для управления курсором с высокой эффективностью, в среднем 2,90 бит в секунду. Более ранние сеансы показали более низкую производительность, в среднем 1,67 бит в секунду. Самая высокая скорость, зафиксированная в любом отдельном сеансе, составила 3,16 бит в секунду. Один бит в секунду соответствует способности делать несколько точных выборов в минуту, при этом более высокие значения указывают на более быстрое и точное управление. В 1263 испытаниях было правильно выбрано 1175 целей, что соответствует точности 93%. Было сделано 88 неправильных выборов, и ни одно испытание не было завершено из-за тайм-аута. Было зарегистрировано шесть щелчков по временно отключенным целям, а 23 щелчка произошли за пределами границ любой цели. Эффективность классификации щелчков превысила случайность по всем четырем электродным решеткам. Одна хорошо расположенная решетка внесла наибольший вклад в декодирование курсора и почти сравнялась с эффективностью декодера полной решетки. В сеансах с одновременным управлением речью и курсором среднее время обнаружения цели увеличилось до 4,51 секунды. Условия без речи варьировались от 3,37 до 3,51 секунды, что показывает, что воспроизведение речи мешало участнику управлять курсором, но не вызывало задержек в последовательных действиях. Улучшения в конструкции декодера могут смягчить помехи и повысить удобство использования в будущем. Единый имплантат поддерживал как коммуникационные, так и вычислительные функции в независимой домашней обстановке, что является доказательством концепции осуществимости многомодальных систем BCI. Для пациентов с сохраненными когнитивными способностями, но неспособных использовать конечности или говорить, нейронный интерфейс, обеспечивающий как управление курсором компьютера, так и декодирование речи, может восстановить важнейшие каналы коммуникации, независимость и существенно улучшить качество жизни....

«Речь о защите»: Кит Келлог опроверг сообщения о предложении раздела Украины Специальный посланник президента США Дональда Трампа Кит Келлог обвинил газету The Times в искажении его высказываний о возможных зонах контроля на Украине. По его словам, в недавно опубликованной статье неверно интерпретировали его слова, заставив читателей подумать, что он предложил разд …

Новости 05:00, Апрель 12, 2025 | 5-tv.ru

Археологи нашли останки клеток мозга человека V века до нашей эры Метод углеродного датирования определил возраст останков мужчины в деревушке «Хеслингтон». Археологи из Археологического университета Йорка (Великобритания) нашли останки клеток мозга человека возрастом 30-40 лет, который умер в период 673 и 482 годов V века до нашей эры в дере …

Наука 23:33, Апрель 8, 2025 | versiya.info

Врач Козина: 40% пациентов узнают о болезни почек уже на хронической стадии С заболеваниями почек сталкиваются 750 млн человек по всему миру. Коварство таких болезней в том, что очень часто их обнаруживают, когда они уже перетекли в хроническую стадию. Врач-нефролог АО «Медицина» (клиника академика Ройтберга) Ольга Козина объяснила, почему болезни почек так распро …

Промышленность и Энергетика 05:00, Март 26, 2025 | secretmag.ru

«Последний вздох медицины»: Врачи опасаются за жизни пациентов из-за новых стандартов Минздрава РФ Рискнуть здоровьем и жизнью пациента или спасти его, пожертвовав карьерой - новая дилемма для отечественных врачей от Госдумы. В медицинской среде России наблюдаются волнения. Причиной стало неоднозначное решение Госдумы утвердить для медиков некие стандарты лечения. С 2022 года установлен …

Происшествия 23:18, Апрель 5, 2025 | versiya.info

Страж-птицы на подходе: китайские учёные имплантировали в голову голубя чип с питанием от солнечной батареи, после чего смогли управлять полётом Специалистами Шаньдунского университета науки и технологии из Китая была разработана система дистанционного управления голубем. Птице вживили в мозг электроды, а для питания использовали солнечную батарею и небольшой литиевый аккумулятор, который заряжался от неё. Система генерировала слаб …

Наука и Технологии 16:47, Октябрь 26, 2022 | ixbt.com

Новая технология позволяет плавить железо без доменных печей В научной среде активно разрабатываются новые, более экологичные методы производства железа. Ученые разработали электрохимический способ извлечения железа из руды, который имеет потенциал стать конкурентоспособным по стоимости с традиционными доменными печами, при этом значительно снижая з …

Наука и Технологии 01:00, Апрель 14, 2025 | api.follow.it

«Любовь к женщине позволяет мужчине быть сильным». Вышел фильм с Машковым В четверг, 1 мая, в российский прокат вышел фильм «В списках не значился», снятый Сергеем Коротаевым по пронзительной повести Бориса Васильева. А накануне президент России Владимир Путин назвал картину произведением искусства.Одним из генпродюсеров и исполнителем роли старшины Степана Матв …

Новости 18:00, Май 1, 2025 | aif.ru

Объёмные объекты теперь можно трогать: испанская технология FlexiVol позволяет редактировать виртуальный мир пальцами В Испании создали объёмный дисплей, с которым можно взаимодействовать руками — как со смартфоном. Устройство под названием FlexiVol, разработанное учёными из Университета Наварры, проецирует трёхмерные объекты в воздухе, позволяя буквально касаться их пальцами без контроллеров или сп …

Наука и Технологии 21:00, Апрель 13, 2025 | ixbt.com

Система телеуправления всем телом позволяет роботам выполнять скоординированные задачи с ловкостью, присущей человеку Возможность удаленного управления роботами в режиме реального времени, также известная как телеуправление, может быть полезна для широкого спектра реальных приложений. В последние годы некоторые инженеры пытались разработать системы телеуправления, которые позволяли бы пользователям руково …

Наука и Технологии 10:00, Май 17, 2025 | android-robot.com

Framework позволяет человеку корректировать действия робота, используя обратную связь, которую он дал бы другому человеку Представьте, что робот помогает вам мыть посуду. Вы просите его вытащить из раковины мыльную миску, но его захват немного промахивается. Используя новую структуру, разработанную исследователями MIT и NVIDIA, вы можете исправить поведение этого робота с помощью простых взаимодействий. Метод …

Наука и Технологии 15:00, Март 11, 2025 | android-robot.com