Биология

Изображения на экране сделали осязаемыми для обезьян

Miguel Nicolelis/Duke University

Исследователи из Университета Дьюка и Высшей школы экономики создали нейроинтерфейс, который может вызывать у обезьян искусственное осязание. Разработка найдет применение для создания протезов с тактильной обратной связью. Результаты исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Большинство современных протезов, чтобы создать тактильные ощущения, посылают электрические сигналы в нервы ампутированной руки, а не напрямую в мозг. Нейропротезы, подключенные к головному мозгу, позволят восстанавливать функции конечности даже при полном поражении периферической нервной системы, что происходит при разрыве спинного мозга или параличе. Тактильная обратная связь также позволяет владельцам протезов контролировать свои движения, полагаясь не только на зрение.

С помощью электрической стимуляции участка соматосенсорной коры у человека можно вызывать тактильные ощущения в той части тела, которая связана с этим участком. Однако само по себе осязание — это совокупность различных ощущений — температуры, веса, давления, текстуры предметов и так далее. Для полноценной имитации тактильного восприятия каждое из этих ощущений нуждается в отдельном исследовании.

Ученые из России и США решили выяснить, возможно ли вызвать ощущение шероховатости поверхности при ощупывании предмета, стимулируя соматосенсорную кору мозга. Для этого исследователи имплантировали двум макакам-резусам электроды в ее участок. Причем у одной из них электрод был установлен так, что он стимулировал зону, ответственную за тактильные ощущения в пальце, а у другой — в ноге.

Затем животных посадили напротив экранов и дали джойстики, с помощью которых можно было управлять курсором в виде пальца виртуальной руки. На экран ученые выводили два серых прямоугольника с «шершавой поверхностью» — они имели вертикальные полоски, которые нельзя было увидеть, но можно было «нащупать» курсором. Когда курсор пересекал полоску, в соматосенсорную кору обезьяны подавались стимулирующие импульсы от электродов.

Сначала животные управляли курсором с помощью джойстика, а затем через интерфейс «мозг — компьютер — мозг». При этом сигналы для управления курсором считывались непосредственно из мозга обезьяны. Животное поощряли каждый раз, когда она выбирала самый «шершавый» прямоугольник.

Также ученые проверили, сохранится ли способность сравнивать тактильные свойства поверхности при изменении скорости ощупывания — это бы значило, что двигательный контроль «синхронизирован» с тактильной обратной связью.

После первой экспериментальной сессии обе макаки справлялись с задачей лучше, чем при простом угадывании правильного прямоугольника. При этом скорость ощупывания не влияла на успешность эксперимента. Это значит, что обезьяны действительно могли на ощупь различить шероховатость разных прямоугольников.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.