В России научились управлять роботизированной рукой с помощью сигналов мозга

НОВОСИБИРСК, 27 января. /ТАСС/. Ученые Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) разработали программно-аппаратный комплекс, позволяющий управлять роботизированной рукой с помощью распознавания реакции мозга конкретного пользователя. Он сможет найти применение в помощи людям с ограниченными возможностями здоровья, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.

Интерфейс "мозг - компьютер" - это технология прямого обмена информацией между мозгом и электронным устройством без необходимости в непосредственном физическом взаимодействии с ним. Интерфейс преобразует сигналы мозга в команды для управления компьютером, протезами и другими устройствами, помогая пациентам с двигательными нарушениями общаться, набирать текст и вызывать помощь. Это важное направление в медицине и нейрореабилитации.

"Разработан программно-аппаратный комплекс, объединяющий все необходимые этапы: регистрацию сигналов с гарнитуры, анализ реакции мозга пользователя на набор частот и составление его "персонального профиля", настройку фотосимулятора на оптимальные для пользователя частоты, распознавание команд в реальном времени и передача их для управления роботом или другими устройствами", - рассказали в пресс-службе.

Ключевая идея проекта - создание персонализированной системы управления внешними устройствами на основе анализа мозговой активности. Система адаптируется под индивидуальные нейрофизиологические особенности каждого пользователя.

Как объяснил старший преподаватель кафедры систем сбора и обработки данных НГТУ Алексей Козин, система работает на основе SSVEP (steady state visually evoked potentials, устойчивых визуально вызванных потенциалов) - ритмов мозговой активности, возникающих при взгляде на мерцающий источник света

Об особенностях технологии

По словам разработчика, традиционные интерфейсы "мозг - компьютер" на основе этого принципа применяют единый набор частот для всех пользователей, хотя реакция мозга на фотостимул у разных людей существенно различается. Поэтому для эффективной работы необходима персонализация интерфейса.

"Реакции каждого человека уникальны. Цель моей работы заключалась в том, чтобы придумать метод, который бы их учитывал. Мы подбираем для каждого пользователя набор из наиболее "отзывчивых" частот, на которые его мозг дает самый сильный и стабильный сигнал. Это значительно повышает скорость, точность и надежность управления", - рассказал Алексей Козин.

В рамках проекта был разработан фотостимулятор - устройство с набором мерцающих светодиодных панелей. Каждая светодиодная панель мигает с подобранной для пользователя определенной частотой. Концентрация внимания на одной из них вызывает в мозге пользователя соответствующий отклик. Специальное программное обеспечение позволяет гибко настраивать параметры частоты, яркости и цвета фотостимулов для каждого пользователя. Кроме того, автором проекта выполнена печать и сборка роботизированной руки-манипулятора, спроектирован блок управления ею. Роборука выполняет команды, распознанные интерфейсом "мозг - компьютер": перемещается в разных направлениях, открывает и закрывает захват. Управление рукой осуществляется напрямую командами от нейроинтерфейса - в реальном времени выполняется классификация ЭЭГ-сигналов по беспроводному каналу и отправка соответствующих команд на контроллер роборуки.

Проект направлен на помощь людям с ограниченными возможностями здоровья путем повышения эффективности и доступности интерфейсов "мозг - компьютер" для нейрореабилитации, ассистивных устройств и умной домашней среды. Также возможна их персонализация для игровой индустрии. В будущем разработчик планирует совершенствовать программную часть такого интерфейса.