Общата схема на експеримента. Мозъчни импулси се подлагат на компютърна обработка, и въз основа на нея генерира сигнали, които контролират движението на механичната ръка. Собствените си ръце маймуна заключени в хоризонталните тръби. Фиг. обсъждане на статията в Nature
Две маймуни с имплантирани в мозъка електроди са се научили да управляват механична ръка, която има 5 степени на свобода, само една "сила на мисълта". Успехът на експеримента е била предоставена от оригиналния метод на преподаване, в които борбата с изкуствената ръка постепенно се премества от компютър "автопилот", за да маймуната. В същото време "записване" е не само животното, но и една програма, която интерпретира мозъчните вълни и ги преобразува в механично движение.
Развитието на протези, че хората могат да управляват толкова достоверни, разбира се - с помощта на мозъчни импулси - е един от най-неотложните проблеми на медицината. През последните години тази област на научните изследвания е постигнала значителен напредък. Маймуни и хора може вече да са психически контрол на движението на курсора на екрана на компютъра (вж. В компютърна игра, можете да играете силата на мисълта). Но за да се контролира курсора по-лесно, отколкото да се използва такава сложна устройство като ръка в тази триизмерното пространство.
Екип от американски учени невролози, медицински роботиката и съобщава в последния брой на списание Nature за сензационен резултат: те успяха да научи две маймуни резус да поемат храна и да го изпратят в устата си с помощта на механична ръка с "ум" управление.
В експерименти с помощта на изкуствена ръка в своите механични свойства, близки до това. Тя има пет степени на свобода: той може да се движи раменната става нагоре и надолу, наляво и надясно и да се върти около оста си (три степени на свобода), лакътната става, то може само да се огъват, отпускам (четвърта степен на свобода); освен това, че е снабдена с хващане "четка" под формата на ноктите, които могат да притискат и натиска (пета степен на свобода). Всички движения се извършват с помощта на двигател с компютърно управление.
Учените имплантирани маймуни от два електрода в частта 96 на първичния двигател кортекс (Основно мотор кора), контролира движението на рамото и предмишницата. Тези електроди имат две маймуни са били малко по-различно разпределени (за подробности виж. За допълнителни материали към статията). Хит на електродите в определени точки на кората на главния мозък е до голяма степен случайно, и във всеки случай, никой не може да знае предварително кои на електродите ще възприемат команди от мозъка, например, за възхода на ръка, и който - по извивката на лакътя. Необходимо е да се разбере в хода на по-нататъшни експерименти. Дълъг курс на обучение се налага да бъде не само на маймуната, но програма на компютър, който е натоварен с тълкуването на мозъчните сигнали и да ги конвертирате в команди, които контролират движението на механичната ръка.
В началния етап на маймуните се научи да контролира протеза с джойстик (бутон, предназначен за откриване и закриване на ноктите); В допълнение, маймуните са просто гледам на автоматичното движение на ръката, която се приема храна от различни места и да го носи към устата си маймуна (известно е, че вкусната храна - почти единственият стимул за причиняване на маймуна в лаборатория, за да бъдат внимателни и да научат нещо). Докато механична ръка премества и маймуна се търси в това, компютърът записва сигналите от 96 електроди и ги подлага на комплекс статистическа обработка. Сигналите от някои сензори не са корелирани с движения на ръцете, и тези сензори не се считат впоследствие. За останалата част от електродите компютъра определя кои изкуствени движения на ръцете са придружени от най-силните нервните импулси. Тъй като електроди (и съответните термини мозък) са били идентифицирани, които селективно да реагира на определен движение (нагоре-надолу, напред-назад и дясно наляво), както и свиха unclamping пръсти. Съответстващ на "рисуване" невроналната възбудимост интерпретира като команда, изпратена от мозъка. Например, ако данните от 10 сензори записват най-силен сигнал, когато вдигате ръцете, а след това по-късно, когато контролната ръка ръка маймуната, на сигналите от тези сензори 10, компютърът се трансформира отбора ", вдигнете ръката си."
След този етап предварителна подготовка, учените са се опитали да незабавно да прехвърли цялата власт над маймуните механична ръка, но нищо не се е случило: маймуните са загубили контрол. След това трябваше да се извърви дълъг път постепенно прехвърляне на контрола на "автопилот" маймуна. В същото време тя не е проучено само на маймуната, но на компютъра: тълкуването на нервните импулси постоянно подобрявана и "коригира" с текущото състояние на мозъка на маймуна. Както се оказа, тази промяна трябва да се извършва всеки ден, тъй като тълкуването на компютъра на мозъчните сигнали, изчислен въз основа на експерименти вчера вече може за една и съща маймуна не бе достатъчно точен. В допълнение, на импулси, генерирани от мозъка по време на пасивно наблюдение за автоматично преместване на страна, не са съвсем идентични с тези, които се генерират от пряк "психично" контролира изкуствен крайник.
Задачата, че маймуната е трябвало да се извърши с помощта на изкуствени ръце, не е едно и също всеки ден: това е необходимо да се вземат храна (бонбони или зърна), който се появява на различни места в рамките на обхвата, и да го приведе към устата си (и след това, разбира се, да се яде, но това е направено без помощта на технически средства). Най-трудната част от работата беше да събере на открито нокът точно на храна. За тази цел е необходимо да се контролира страна с точност до няколко милиметра, в противен случай храната не ще бъде в състояние да се разбере. Тава храната в устата може да бъде по-малко точни, защото маймуната можеше да се движи главата си (ръцете си - истински, а не изкуствено - бяха заложени в специални тръби).
В рамките на няколко седмици, за контрол на изкуствен страна постепенно се прехвърля от "автопилот" маймуна. Помощ "автопилот", просто казано, е, че маймуната е по-лесно да се направи "правилната" движението от "погрешната" - изкуствена ръка е по-вероятно да се движат в правилната посока, отколкото в който и да е друг. Постепенно тази подкрепа отслабва. От гледна точка на маймуна, това означава, че проблемът става все по-трудно, така че тя трябваше да продължи да се учи всеки ден, постепенно подобряване на уменията изкуствена ръка времето.
От друга страна, учените провеждат допълнителен експеримент, в която храната е пренесена в момента, когато маймуната е донесъл, за да го носи в краката си. Ако маймуната вече е изпратено до деликатес нокът по права линия, лакомство, че ще бъде свален от стойката. Необходимо беше да се премести в края на дъгата на траекторията, а маймуната е страхотно да се справят с него.
На трето място, в хода на експериментите, маймуните са се справили с редица нови движения, които не са били научени. Например, ако в момента на представяне на храната за деликатес устата падна, маймуната не продължи да се движи до устието на празен нокът и го спря в очакване на следващата част. Те също се научили как да се направи малки движения на ноктите около устата, толкова по-добре да я оближе, и дръпна ръката си към новите части на храна, докато oblizhut добро. В началото те държат нокът затворени през цялото време на транспортирането на храната в устата, но после забелязах, че бонбони се придържа към нокътя и не обикновено попада дори ако опънат на нокът. След това те започнаха да опънат нокът не е в най-устата, а друг по пътя.