Створено нейронний інтерфейс, який не потребує регулярного калібрування

Американські дослідники створили нейрокомп’ютерний інтерфейс з алгоритмом машинного навчання, завдяки якому паралізовані люди можуть керувати курсором комп’ютера, використовуючи мозкову активність без необхідності щоденного тривалого тренування. До цього часу це було необхідною умовою роботи всіх нейрокомп’ютерних інтерфейсів. Дослідження науковців опубліковане в журналі Nature Biotechnology.

Пристрої, які з’єднуються з мозком та розшифровують його активність, називаються нейрокомп’ютерними, або нейронними, інтерфейсами (НКІ), і вони відкривають перспективи для їхнього використання у різних галузях медицини. НКІ розробляються великою кількістю компаній, але здебільшого вони є пристроями, які можна імплантувати в мозок і які за допомогою машинних алгоритмів використовують його електричні сигнали для керування різними типами пристроїв, наприклад, протезами, екзоскелетами чи навіть дронами. Крок до вдосконалення технології зробили науковці з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско.

Недоліки, які потрібно було усунути

Вчені розробили алгоритм машинного навчання, натренований відстежувати уявні рухи паралізованого користувача шиєю чи зап’ястям, коли він спостерігає за рухами курсора на екрані монітору. Алгоритм доводилося скидати щодня і програмне забезпечення щоразу вчилося узгоджувати бажані рухи користувача із реальним переміщенням курсора на екрані. Врешті користувач міг сам керувати вказівником, але досягнення результату могло займати декілька годин щодня, тож потрібно було шукати інші варіанти.

Що зробили науковці?

Додаткові налаштування алгоритму дозволили йому продовжувати вивчати мозкову активність користувача та бажані рухи без щоденного перезавантаження. Досягти цього вдалося зокрема завдяки налаштуванню, яке змушувало алгоритм постійно оновлюватися, щоб відповідати мозковій активності, але не частіше, ніж мозок може це відстежувати. Згодом мозок учасників й сам пристосувався до пристрою настільки, що виробив певну модель керування ним, яку запам’ятовує, після чого потреба в оновленні алгоритму відпадає зовсім. Врешті користувач може просто будь-коли під'єднатися до пристрою та використовувати його з високою точністю.

Без такого регулярного оновлення продуктивність не знижується навіть через 44 дні використання із паузами в декілька днів, зазначають розробники. Таким чином вчені створили перший нейрокомп’ютерний інтерфейс, який працює за технологією Plug and Play та не потребує щоденного калібрування.

Дослідники кажуть, що регулярна необхідність скидання роботи НКІ заважала їм використовувати природні процеси навчання мозку. Однак їхня вдосконалена система може допомогти обійти ці обмеження.