Мозг-компьютер: в ЮФУ расшифровывают активность мозга человека

Благодаря исследованию ученых из Центра нейротехнологий ЮФУ станет возможно создание интерфейса «Мозг-компьютер»
23/03/2022 14:54:00

Интерфейс «Мозг-компьютер» нужен для реабилитации людей с нейродегеративными заболеваниями, а также перенесших травмы спинного мозга и инсульт головного мозга. Проект входит в одно из пяти актуальных направленийпрограммы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Вся наша жизнь проходит в движении, мы работаем и учимся, занимаемся спортом и домашними делами, не задумываясь о том, как мозг формирует каждый элементарный двигательный акт, контролирует его и корректирует, в случае практической необходимости. А между тем, простейшая локомоция (движение) - это сложная, иерархически организованная структура, включающая в себя различные уровни управления центральной нервной системы. По словам ученых, совместная работа различных структур мозга обеспечивает надёжное и гармоничное управление телом, начиная от наиболее низкого уровня безусловных рефлексов, защищающих от болевых ощущений, заканчивая рефлексами более высокого порядка, например, игра на музыкальных инструментах или велоспорт.

39eab513-40fa-4889-ad65-d8a0c705ced8 (1).jpg

Однако существуют нейродегенеративные заболевания, в результате развития которых человек может утратить естественный контроль над своими движениями и телом. Долгое время учёные пытались наблюдать и декодировать сигналы мозга, чтобы понять, как человек организует собственное произвольное поведение. До конца неясно, как в головном мозге формируется процесс принятия решения о необходимости выполнить то или иное действие? Как мозг функционирует в процессе двигательной активности?

Сотрудники Центра нейротехнологий Южного федерального университета Дмитрий Лазуренко, Игорь Шепелев, Антон Саевский, Валерий Киройпод руководством ведущего научного сотрудника НИТЦ нейротехнологий ЮФУ Дмитрия Шапошниковавзялись за решение проблемы расшифровки активности мозга, регистрируемой в процессе произвольной двигательной активности, используя специализированные интеллектуальные алгоритмы поиска структурных особенностей сигналов мозга человека, выполняющего различные движения конечностями, в том числе мысленные эквиваленты реальных двигательных актов.

Был разработан программный комплекс, включающих в себя методы обработки ЭЭГ, позволяющие понять, как мозг кодирует информацию о движении. Кроме того, разработан алгоритм, позволяющий определять наиболее оптимальные настройки метода классификации сигналов мозга для решения задачи нейроуправления и нейрокоммуникации в контуре интерфейса «Мозг-компьютер». Такие системы необходимы для решения задачи реабилитации и ресоциализации, а также повышения мобильности и автономности лиц с инвалидностью.

c055441e-8ff8-4298-b4b1-15367b2a2eb0 (1).jpg

Исследование поддержано Российским Научным Фондом (РНФ), а также выполняется в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».Напомним, что Южный федеральный университет вошел в число победителей базовой части и исследовательского трека федеральной программы «Приоритет 2030». Программа «Приоритет 2030» позволит сконцентрировать ресурсы для обеспечения вклада российских университетов в достижение национальных целей развития Российской Федерации на период до 2030 года, повысить научно-образовательный потенциал университетов и научных организаций, а также обеспечить их участие в социально-экономическом развитии субъектов Российской Федерации.
«Интерфейсы «Мозг-компьютер» позволяют обеспечить прямое сопряжение нейронной активности с внешним устройством, например, наглядно продемонстрировать функционирование бионического протеза, управляемого сигналами, регистрируемыми от головного мозга. С нашей точки зрения, современная фундаментальная наука не должна быть вещью в себе, напротив, она должна находить адекватное практическое применение полученных в ходе исследований знаний, принося реальную пользу обществу. Создание ИМК является именно такой перспективной областью науки на стыке многих дисциплин – биологии, математики, программирования, инженерии и психологии», – рассказал Дмитрий Лазуренко.

На данном этапе специалистами активно ведутся работы по замещению утраченных каналов коммуникации и управления собственным телом у пациентов со спинальной мышечной атрофией, болезнью Шарко, болезнью Пика. Важным условием функционирования ИМК является наличие сохранного сознания у пациента, позволяющее проводить эффективное обучение и приобретение новых навыков коммуникации через непривычные каналы взаимодействия с окружающим миром.

 «Значимость исследования состоит в разработке новых методов и математических алгоритмов, осуществляющих интеллектуальный анализ сигналов мозговой активности человека, регистрируемой при помощи метода Электроэнцефалографии (ЭЭГ). Разработанный подход позволяет индивидуализировать и повысить точность настройки системы интерфейса «Мозг-компьютер» (ИМК) с учётом уникальных особенностей каждого человека с целью достижения более эффективного функционирования технологии нейроуправления», – отметил Дмитрий Лазуренко.
Результатыисследованияопубликованывстатье «Discriminative Frequencies and Temporal EEG Segmentation in the Motor Imagery Classification Approach» журналаApplied Sciences (MDPI).

пожаловаться

Читайте также:

Стиль жизни
28/09/2026
Дмитрий Кириченко стал главным тренером ФК «Ростов»
Дмитрий Сергеевич – воспитанник донского футбола. Карьеру начинал в Таганроге, с 1998 по 2001 год выступал за «Ростсельмаш». В 2004 году вошёл в исто...
Стиль жизни
08/12/2025
В Южном федеральном университете прошёл 19-й хакатон Cyber Garden
В ИТА ЮФУ прошёл хакатон Cyber Garden. С 2015 года организатором самого известного на юге России марафона программирования выступает Ин...
Стиль жизни
17/06/2025
Молодых дончан приглашают на слет Всемирного фестиваля молодежи
Его участниками станут две тысячи молодых лидеров: тысяча российских граждан и такое же количество иностранцев со всех континентов земног...
Стиль жизни
09/04/2025
На Дону участниками акции «Полотно Победы» стали уже около 12 тысяч детей и подростков
Напомним, старт ей 13 марта дали ростовские школьники вместе с врио губернатора Юрием Слюсарем. Он пригласил земля...
Стиль жизни
22/05/2024
Жители Дона могут присоединиться к акции «Марафон зеленых дел»
Основной целью акции является популяризация эковолонтерских активностей, формирование экопривычек и вовлечение широкой общественности в ме...
Стиль жизни
13/05/2021
День в стиле джаз прошел в Ростове-на-Дону
Большое празднование Международного Дня Джаза состоялось в ростовском клубе «Эссе» 30 апреля. На протяжении всего вечера можно было проследить эволюцию ...
23/03/2022 14:54:00