Schema generală a experimentului. Brainurile cerebrale sunt supuse procesării computerizate și pe baza lor sunt generate semnale generate de mișcarea brațului mecanic. Mâinile maimuțelor sunt fixate în tuburi orizontale. Fig. de la articolul din Natura
Două maimuțe cu electrozi implantați în creier au învățat să opereze un braț mecanic care are 5 grade de libertate, numai prin "puterea gândirii". Succesul experimentului a fost asigurat printr-o metodă originală de antrenament, în timpul căreia controlul asupra mâinii artificiale sa mutat treptat de la un "autopilot" de calculator la o maimuță. În același timp, nu numai animalul a fost instruit, ci și un program care interpretează impulsurile creierului și le transformă în mișcările unei mâini mecanice.
Dezvoltarea de proteze, pe care omul le-ar putea gestiona ca și cu membrele reale, cu ajutorul impulsurilor creierului, este una din sarcinile urgente ale medicinei. Recent, s-au înregistrat progrese considerabile în acest domeniu de cercetare. Iar maimuțele și oamenii pot controla deja mintal mișcarea cursorului pe ecranul computerului (consultați Puteți juca jocul pe calculator cu puterea gândirii). Dar este mult mai ușor să controlați cursorul decât să folosiți un astfel de dispozitiv complex ca mâna într-un spațiu real tridimensional.
O echipă de neurologi din SUA, robotica medicale si raportate in ultimul numar al revistei Nature despre un rezultat senzațional: au reușit să învețe două maimuțe rhesus să ia alimente și trimite-l în gură, cu ajutorul unei mâini mecanice cu control „minte“.
În experimente am folosit un braț artificial, care, prin caracteristicile sale mecanice, era aproape de cel prezent. Ea are cinci grade de libertate: se poate deplasa articulația umărului în sus și în jos, la stânga și la dreapta și rotiți în jurul axei sale (trei grade de libertate), articulația cotului, se poate doar indoi, (gradul de libertate al patrulea) înmuia; În plus, este prevăzută cu apucând „perie“ în formă de gheare, care poate comprima si decomprima (gradul de libertate a cincea). Toate mișcările se efectuează cu ajutorul motoarelor cu control al computerului.
Oamenii de știință au implantat două macabe cu 96 de electrozi în cortexul motor primar, controlând mișcările umărului și antebrațului. Acești electrozi în cele două maimuțe au fost distribuite puțin diferit (pentru detalii, consultați materialele suplimentare pentru articol). Hit electrozii în anumite puncte specifice ale cortexului a fost în mare parte accidentale, și, în orice caz, nimeni nu poate ști dinainte care dintre electrozii vor percepe comenzile creierului, de exemplu, cu privire la creșterea de mână, și care - pe flexia cotului. Acest lucru a fost clarificat în cursul unor experimente ulterioare. curs de formare pe termen lung urmau să fie nu numai maimuța, ci un program de calculator, care este însărcinat cu interpretarea semnalelor creierului și să le transforme în comenzi care controlează mișcările brațului mecanic.
La etapa inițială a maimuțele au învățat să controleze un braț artificial cu un buton joystick (un buton proiectat pentru deschiderea și ghearele de închidere); În plus, maimuțele au fost doar uita la mișcarea automată a mâinii care a fost luarea de alimente din diferite locuri și o aduce la maimuta gura ei (este cunoscut faptul că delicioase produse alimentare - aproape singurul impuls pentru a provoca o maimuță într-un laborator să fie atent și să învețe ceva). În timp ce brațul mecanic se mișca și maimuța se uita la el, computerul înregistrase semnalele provenind de la 96 de electrozi și le supunea unui tratament statistic complicat. Semnalele unor senzori nu au fost corelate cu mișcările mâinilor, iar acești senzori au fost ulterior ignorați. Pentru restul de electrozi, calculatorul a determinat care mișcări ale mâinii artificiale sunt însoțite de cele mai puternice impulsuri nervoase. Deoarece electrozii (și termenii corespunzători de măduvă) au fost identificate care reacționează selectiv la anumite mișcare (sus-jos, înainte-înapoi și dreapta-stânga) degetele precum și inclestarea desprinzând. "Modelul" corespunzător excitației neuronale a fost interpretat ca o comandă trimisă de creier. De exemplu, în cazul în care datele de 10 senzori înregistrează cele mai puternice semnale atunci când ridicați mâinile, apoi mai târziu, atunci când maimuța mână mână de control, semnalele de la acești senzori 10, computerul a transformat echipa, „ridica mâna“.
După această etapă de pregătire preliminară, cercetătorii au încercat să transfere imediat maimuțelor toată puterea asupra brațului mecanic, dar nu sa întâmplat nimic: maimuța nu a reușit să administreze administrația. Apoi a trebuit să mergem mult, transferând treptat controlul de la "autopilot" la maimuță. În același timp, nu numai maimuța studiată, ci și computerul: interpretarea impulsurilor nervoase a fost constant rafinată și "ajustată" la starea actuală a creierului maimuță. După cum sa dovedit, această ajustare ar trebui făcută zilnic, deoarece interpretarea pe calculator a semnalelor creierului, calculată pe baza experimentelor de ieri, astăzi poate să nu fie suficient de precisă pentru aceeași maimuță. În plus, impulsurile generate de creier în timpul observării pasive a mâinii în mișcare automată nu au fost exact identice cu cele generate de controlul direct "mental" al membrelor artificiale.
Sarcina pe care maimuța trebuia să efectueze cu ajutorul mâinilor artificiale, nu a fost aceeași în fiecare zi: era necesar să se ia alimente (bomboane sau fructe de pădure), care a apărut în diferite locuri la îndemână, și aduceți-l la gură (și apoi, desigur, să mănânce, dar acest lucru sa făcut deja fără ajutorul mijloacelor tehnice). Cea mai grea parte a slujbei a fost să aducă gheara deschisă direct la mâncare. Pentru a face acest lucru, a fost necesar să se controleze mâna cu o precizie de câțiva milimetri, altfel mâncarea nu va fi capabilă să apucă. Aducerea mâncării în gură ar putea fi mai puțin acută, deoarece maimuța i-ar putea mișca capul (mâinile - reale, nu artificiale - au fost fixate în tuburi speciale).
În câteva săptămâni, controlul mâinii artificiale a fost treptat transferat de la "autopilot" la maimuță. Ajutor „pilot automat“, a pus pur și simplu, a fost faptul că maimuța a fost mai ușor să facă mișcarea „dreapta“ decât „greșit“ - o mână artificială este mult mai probabil să se miște în direcția bună decât în oricare alta. Treptat, această asistență a slăbit. Din punctul de vedere al maimuței, aceasta însemna că sarcina a devenit mai dificilă, așa că a trebuit să continue să studieze în fiecare zi, îmbunătățind treptat stăpânirea unei mâini artificiale.
În al doilea rând, oamenii de știință au efectuat un experiment suplimentar în care mâncarea a fost brusc mișcată într-un moment în care maimuța și-a adus deja gheara. Dacă maimuța a trimis acum gheața la delicatețe într-o linie dreaptă, tratamentul va fi bătut de pe suport. A fost necesar să mișcăm membrele de-a lungul unei traiectorii cu arc, iar maimuța se descurcă perfect cu ea.
În al treilea rând, în timpul experimentelor, maimuțele au stăpânit o serie de noi mișcări pe care nimeni nu le-a învățat. De exemplu, dacă în timpul prezentării alimentelor la gură delicatețea a căzut, maimuțele nu au continuat să miște o gheare goală în gură, dar au oprit-o așteptând următoarea porție. Ei au învățat, de asemenea, să facă mici clicuri în jurul gurii, pentru al face mai ușor să o lingă, și nu au tras o mână la o nouă porție de hrană până când l-au lins în mod corespunzător. Mai întâi au ținut gheara închisă în timpul întregii transferări a mâncării în gură, dar apoi au observat că pastilele se lipesc de gheare și nu cad, de obicei, chiar dacă gheara nu este fixată. Apoi au început să descopere gheara nu la gura, ci încă pe drum.
Trimiteți-le prietenilor: