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
18/11/2022
«JAZZ 100» - в Ростовской государственной филармонии стартует уникальный выставочный проект
По определению писателя Сергея Довлатова, «джаз — это мы сами в лучшие наши часы». У русского джаза есть впол...
Стиль жизни
11/10/2022
11 октября - День борьбы с ожирением
Какая статистика ожирения у нас в стране? Согласно статистике, в России страдают ожирением минимум каждая четвертая женщина и почти каждый пятый мужчин...
Стиль жизни
01/05/2021
«Красивая Пасха - это та, которую позволяет сделать твой внутренний мир»
Почему в пасхальные дни в храмы приходит больше людей, чем обычно? Какое отношение Пасха имеет к каждому из нас? Что можно, а чт...
Стиль жизни
28/04/2021
До ростовского забега «Стальной характер» осталось всего несколько дней
Считанные дни остаются до главного экстремального события этой весны в Ростове-на-Дону — забега «Стальной характер». В это воскре...
Стиль жизни
27/04/2021
Джазовый квартет ростовчанина Олега Максимова завоевывает страну
В преддверии Международного дня джаза, который отмечается во всем мире (и Ростов-на-Дону не исключение) 30 апреля, «Кто главный» знакоми...
Стиль жизни
26/03/2020
Приз птичьих и беличьих симпатий
Представленные работы будут установлены на территории Центрального парка культуры и отдыха им. М. Горького. Номинации: - «Лучшая семейная кормушка»» ...
23/03/2022 14:54:00