BrainGate — это система мозговых имплантатов , которая в настоящее время находится в стадии разработки и клинических испытаний и предназначена для помощи тем, кто потерял контроль над своими конечностями или другими функциями организма, например, пациентам с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) или травмой спинного мозга . Технология Braingate и связанные с ней активы Cyberkinetic теперь принадлежат частной компании Braingate, Co. [1] Датчик, имплантированный в мозг , контролирует мозговую активность пациента и преобразует намерения пользователя в компьютерные команды.
В своем нынешнем виде BrainGate состоит из датчика, имплантированного в мозг, и внешнего устройства-декодера, которое подключается к какому-то протезу или другому внешнему объекту. Датчик представляет собой массив микроэлектродов , ранее известный как Utah Array, который состоит из 100 электродов толщиной с волос , которые распознают электромагнитную сигнатуру нейронов , активирующихся в определенных областях мозга, например, в области, которая контролирует движение рук. . Датчик преобразует эту активность в электрически заряженные сигналы, которые затем отправляются на внешнее устройство и декодируются в программном обеспечении. Декодер подключается к внешнему устройству, такому как роботизированная рука, компьютерный курсор или даже инвалидная коляска, и может использовать сигналы мозга для управления им. По сути, BrainGate позволяет человеку манипулировать объектами мира, используя только разум.
В дополнение к анализу нейронных структур в режиме реального времени для передачи движения массив BrainGate также способен записывать электрические данные для последующего анализа. Потенциальное использование этой функции может заключаться в том, что невролог сможет изучить характер приступов у пациентов с эпилепсией .
Первоначально BrainGate был разработан исследователями факультета нейронаук Университета Брауна совместно с биотехнологической компанией Cyberkinetics, Inc. Позже Cyberkinetics передала производство устройств компании Blackrock Microsystems, которая теперь производит датчики и оборудование для сбора данных. [2] Компания BrainGate приобрела интеллектуальную собственность и связанные с ней технологии у Cyberkinetics и продолжает владеть интеллектуальной собственностью, связанной с BrainGate. [1] [2]
Первые сообщения об экспериментах по имплантации массива микроэлектродов одному человеку были проведены в 2002 году Кевином Уорвиком , Марком Гассоном и Питером Кибердом . [3] Процедура, которая была проведена в больнице Рэдклиффа , включала имплантацию массива в периферические нервы субъекта, чтобы успешно обеспечить как двигательную, так и сенсорную функциональность, то есть двунаправленную передачу сигналов. [4]
Последующее полное клиническое исследование BrainGate проводилось исследователями из Массачусетской больницы общего профиля , Университета Брауна и Департамента по делам ветеранов США и продолжалось с 2004 по 2006 год и включало исследование четырех пациентов с тетраплегией . Результаты, опубликованные в статье в журнале Nature в 2006 году , показали, что человек с тетраплегией способен управлять курсором на экране компьютера, просто думая, что позволяет ему открывать электронную почту и управлять такими устройствами, как телевизор. [5] У одного участника, Мэтта Нэгла , была травма спинного мозга, а у другого — прогрессирующая форма БАС . [6]
В июле 2009 года исследователи из Массачусетской больницы общего профиля, Университета Брауна и Провиденса, штат Вирджиния, инициировали второе клиническое исследование, получившее название «BrainGate2». [7] [8] В ноябре 2011 года исследователи из Лаборатории трансляционного нейропротезирования Стэнфордского университета присоединились к исследованию в качестве второго центра. [9] Этот судебный процесс продолжается.
В мае 2012 года исследователи BrainGate опубликовали в журнале Nature исследование, демонстрирующее, что два человека, парализованные в результате инсульта ствола мозга несколькими годами ранее, смогли управлять роботизированными руками для достижения и захвата. [10] Одна участница, Кэти Хатчинсон, смогла использовать руку, чтобы пить кофе из бутылки, [11] впервые за 15 лет она смогла пить без посторонней помощи. [12] [13] [14] Это произошло на территории The Boston Home в Дорчестере, штат Массачусетс , специализированной резиденции, где проживала г-жа Хатчинсон. [15] В исследовании приняли участие исследователи из Университета Брауна, Департамента по делам ветеранов, Массачусетской больницы общего профиля, Гарвардской медицинской школы и Немецкого аэрокосмического центра. [14]
Клинические испытания начались в 2009 году под названием «Система нейронного интерфейса BrainGate2». [16] [17] По состоянию на октябрь 2014 года [обновлять]Стэнфордский университет, Массачусетская больница общего профиля, Университет Кейс Вестерн Резерв (Огайо) и Медицинский центр Провиденса, штат Вирджиния, активно набирали участников для текущего клинического исследования BrainGate2. [17]
В апреле 2021 года BrainGate стала первой технологией, позволяющей передавать беспроводные команды от человеческого мозга к компьютеру. В клиническом исследовании приняли участие два участника с травмами спинного мозга. В исследовании для передачи сигналов использовался передатчик, подключенный к моторной коре головного мозга испытуемого. Сообщается, что точность и скорость набора текста и перемещения идентичны проводным решениям. [18]