Официально


В Федеральном агентстве научных организаций состоялись заседания двух рабочих групп. Одна - по взаимодействию ФАНО с РАН при формировании кадрового резерва научных организаций, подведомственных агентству, - заявила о целесообразности введения должности научного руководителя в 32 подведомственных ФАНО научных организациях.



В Санкт-Петербурге состоялось совещание руководства ФАНО с директорами подведомственных организаций, расположенных на территории Северо-Западного федерального округа. На встрече были представлены результаты работы по основным направлениям деятельности агентства.



Владимир Путин подписал Указ «О Стратегии научно-технологического развития РФ». Ее цель - создание технологий, продуктов и услуг, повышающих качество жизни внутри страны и востребованных в мире.






Новости № 48(2016)

Регионы


В Московском авиационном институте завершилась Международная неделя авиакосмических технологий Aerospace Science Week. В рамках форума прошла международная конференция “Авиация и космонавтика”, на которой было заслушано более 200 докладов. Состоялся также конкурс “Молодежь и будущее авиации и космонавтики” - молодые ученые подали на участие в нем 267 работ.

В Кабардино-Балкарском госуниверситете прошли Дни Эрмитажа. Это первое столь масштабное мероприятие музея в стенах вуза Северного Кавказа.

Томский политехнический университет и Дальневосточное отделение РАН заключили договор о сотрудничестве. Подписи под документом поставили ректор ТПУ Петр Чубик и председатель отделения Валентин Сергиенко.

СНГ


Интердайджест


Всемирная организация здравоохранения отменила режим международной чрезвычайной ситуации, связанной с вирусом Зика. С подробностями - Reuters.

Первые испытания метода генного редактирования CRISPR начались в Китае. Об этом сообщает Nature News.

Город, которому не меньше 7000 лет, обнаружили египетские археологи, он находится в провинции Сохаг на юге страны.


Один из нью-йоркских заводов электрических лампочек выпустил в продажу новый вид наполненных азотом калильных лампочек, дающих белый свет, приближающийся к дневному. Особая окраска света получается благодаря применению специального сорта стекла, причем света теряется не более 8%.




















Стоит только подумать... Мозг знает, как помочь обездвиженному человеку
Наука
№ 47(2015)

20.11.2015



Если все будет так, как говорит профессор Александр Каплан, а оснований не верить ему нет, то это просто фантастика. Парализованному человеку надевают на руку тренажер, без всякого вмешательства он вдруг приходит в движение - и пальцы оживают. Разве не чудо! Однако по порядку.

В экзоскелете (тренажере) к каждому пальцу крепится рычажок, соединенный с миниатюрным моторчиком. Он и заставляет палец принимать разные положения. По мнению медиков, занимающихся реабилитацией больных, переживших инсульт, труднее всего поддаются восстановлению кисть руки и моторика пальцев. Поэтому лаборатория нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов биологического факультета МГУ, которую возглавляет А.Каплан, взялась за эту проблему. Теперь главный вопрос: как работает эта необыкновенная конструкция? Кто-то же должен ее включать?
- При инсульте важно не только укреплять мышцы, но надо восстанавливать и систему управления пальцами, - рассказывает Александр Яковлевич. - За это отвечает мозг, команду дают нейроны. А побуждает их к этому намерение пациента. Мысленно он представляет себе движение, скажем, большого пальца - и тот начинает шевелиться. Помогает выполнить желание пациента наша технология “интерфейс - мозг - компьютер”.
На голову больного надевают шапочку с электродами, они регистрируют электрические потенциалы мозга величиной в микровольты. Электроды соединены с усилителем размером со спичечный коробок, он в миллион раз увеличивает потенциалы мозга, которые расшифровывают намерения человека, например, сжать кулак. И как только такое намерение обнаруживается, моторчики экзоскелета тут же включаются и сгибают пальцы в кулак. Но самое сложное в технологии “интерфейс - мозг - компьютер” - создать алгоритмы распознавания намерения в непрерывной череде электрических потенциалов. У нас на это ушло несколько лет. Многокомпонентная программа позволяет выхватить из потока сигналов тот, который соответствует ожидаемому намерению пациента, чтобы преобразовать его в команду моторчику.
- Как вы этого добились?
- Сотни тысяч нервных клеток непрерывно генерируют электрические импульсы. Если вывести их на компьютерный монитор, то увидим хаотические кривые. Из этого потока нужно вычленить и “вырезать” интересующий нас сигнал о намерении пациента пошевелить пальцем. Это все равно, что подвесить микрофон над толпой, выкрикивающей лозунги на разных языках мира, и суметь разобраться в этой какофонии. И все же нам это удалось. Мы говорим больному: думай, как ты сожмешь в кулак правую ладонь, и следим как это его намерение отражается на кривых, появляющихся на мониторе. Затем просим сжать левый кулак и сравниваем изменяющуюся электрическую активность. Повторяем эксперимент, пока не научимся понимать, какая кривая какому намерению соответствует. Конечно, достичь этого трудно, но у нас в конце концов получилось. Теперь мы знаем, как конкретные пожелания человека отражаются на электрической активности мозга. Но мы никогда даже близко не приблизимся к чтению самих мыслей человека, лишь сможем уловить их отголоски, регистрируя электрическую активность мозга. Если удалось расшифровать намерение, то дальше дело техники. Обнаруженный признак намерения преобразуется нейроинтерфейсом в команду для моторчиков экзоскелета, например, согнуть кисть в кулак. Так замысел превратился в действие. Это самое важное звено нашей технологии. Мозг как бы втягивается в действо, подбирает такие комбинации нервных клеток, которые обходят поврежденные участки нейронов и выполняют намерение человека.
- Получается, что мозг нужно стимулировать?
- Да. Если мозг получает сведения, что его команды хоть и через интерфейс, но выполняются, то продолжает свои усилия, пробуя все новые комбинации нейронов, пока не найдет удачную и кисть сама, без экзоскелета, не начнет отзываться на команды мозга. В противном случае, без интерфейса, мозг после бесполезных попыток прекратит тренировки, и через два-три месяца рука навсегда перестанет работать. А с интерфейсом все будет зависеть от человека: хватит ли у него упорства, характера, воли к жизни, чтобы восстановить двигательную функцию.
- Сколько лет вы разрабатываете эту технологию?
- Экзоскелетный тренажер мы сделали за полтора года. Почти год опробовали его на здоровых людях и очень довольны результатами. Но совсем другое дело испытать его на пациентах, переживших инсульт. Часто они находятся в состоянии депрессии, у них нарушено внимание - в общем, им не до экспериментов. Однажды мы пришли домой к пациентке лет 65. Она не могла ни двигаться, ни говорить, а дышала с помощью аппарата искусственного дыхания. Это был едва ли не самый тяжелый случай в нашей практике. Но женщина хотела попробовать. Для начала мы вывели на монитор компьютерную клавиатуру и мысленными усилиями, прошедшими через интерфейс, она смогла выбрать нужные буквы и сложить в имя ухаживавшей за ней сестры. Это была своего рода благодарность.
Метод тот же, только задача иная - напечатать буквы на экране. И если пациент ошибается, то может стереть написанное и попробовать снова. Эту технологию мы разработали за три-четыре года и опубликовали статьи в отечественных и зарубежных журналах. Результаты на мировом уровне: в 95 случаях из 100 задуманная буква была выбрана правильно. Следующий шаг - научить пациента силой намерения подавать команды для управления инвалидным креслом: вперед-назад, налево-направо, а затем и вертикализатором, поднимающим лежачих пациентов на ноги. Таковы возможности наших нейрофизиологических методик и алгоритмов, позволяющих расшифровывать пожелания пациентов.
Сегодня наша технология “интерфейс - мозг - компьютер” “сдает экзамен” в Первой градской больнице. Это совместная работа с Медицинским университетом им. Н.И.Пирогова. Более 20 больных прошли специальный отбор. У них есть желание с нами сотрудничать, и скоро мы узнаем, в каких случаях наш метод дает эффект, а в каких нет, что нужно доработать и как лучше освоить тренажер. Первые больные, одевшие экзоскелет, справились с заданием: им удалось сжать в кулак неработающую кисть. Если все сложится удачно, пациент овладеет тренажером и пальцы сами начнут отзываться на команды мозга, про экзоскелет можно будет забыть. Ведь тренажер все равно что костыль - он служит больному лишь в самый трудный период, когда мозгу нужно помочь не прерывать попытки “подключиться” к неработающей кисти руки. Эта программа рассчитана у нас до конца 2016 года. Постараемся усовершенствовать тренажер, сделать его более удобным для больных. Откажемся, например, от проводов и перейдем на беспроводные устройства. Вместе с университетом им. Н.И.Пирогова делаем нейрокоммуникатор, позволяющий лишенным голоса постинсультным больным связываться с медперсоналом. Чтобы вызвать медсестру, им достаточно будет сфокусировать внимание на кнопке пульта управления. Пациенты научатся менять положение автоматизированной кровати: подавать команды на ее моторчики, чтобы, скажем, поднять или опустить изголовье. Нейрокоммуникатор сдаем в конце года. На днях постараемся “оживить” кресло-вертикализатор. Это не просто инвалидное кресло, которое едет вправо-влево. Оно может постепенно поднимать человека, чтобы он принял вертикальное положение, - представляете, как это важно для лежачих или сидячих парализованных больных! И сделают это они сами - простым намерением, но с помощью нейроинтерфейса.
- Но возникает прозаический вопрос. Ваша технология требует немалых вложений, обучения персонала и много чего еще, а касается лишь определенной категории больных. Будет ли государство вам помогать?
- Оно уже помогает. Министерство здравоохранения приняло программу по созданию нейрокоммуникационных и нейротренажерных систем на основе нейрокомпьютерных интерфейсов. Началось финансирование нескольких рабочих групп, в том числе нашей лаборатории. Нас поддерживает МГУ, предоставивший лаборатории новые помещения, в которых работают студенты и аспиранты. Помогает Минпромторг, вложивший средства в разработку собственной экзоскелетной конструкции. А недавно, победив в трудном конкурсе, мы выиграли достаточно весомый грант Российского научного фонда. На средства гранта я организовал лабораторию в Нижегородском госуниверситете. Теперь там также разрабатывают нейрокомпьютерные технологии с сильным медицинским уклоном. Нам очень важно внимание РНФ - ведь на сегодняшний день именно этот фонд предоставляет крупные гранты для поддержки не только выходящих на рынок технологий, но и тех, которым еще предстоит пройти клинические испытания.
Мы подписали соглашение о совместной работе по нейроинтерфейсной тематике с Самарским медицинским госуниверситетом. Помогаем ему сформировать команду энергичных докторов-исследователей для внедрения нейроинтерфейсов. Так мы вовлекаем в нашу работу свежие силы, создаем условия для новых прорывных решений. Иначе нельзя: разработчики за рубежом вот-вот выведут на рынок медицинской техники тренажеры на основе технологии “интерфейс - мозг - компьютер”. И мы окажемся в ситуации, когда проще будет купить “за бугром”, чем сделать самим.
- Раз работы ведутся во всем мире, то кто кого опережает, кто кого догоняет?
- В фундаментальных исследованиях мы идем практически на равных с иностранными коллегами: в чем-то сильнее мы, в чем-то они. Но вот что важно: в нашей стране эти разработки ведут всего 4-6 лабораторий, а в Америке 30-40, в Германии 10-12, в Китае - несколько десятков. Это мощные, хорошо финансируемые коллективы, погруженные в развитую инфраструктуру межлабораторных связей. И мы достаточно интегрированы в мировую науку: участвуем в международных конференциях, бываем в иностранных лабораториях, а зарубежные коллеги в наших.
Этим летом я много времени провел в лаборатории Ричарда Андерсена в Калифорнийском технологическом институте Лос-Анджелеса. Для регистрации электрической активности мозга американцы действуют напрямую: электроды накладывают не на голову, а вживляют непосредственно в мозг - это надежный и перспективный способ получения команд от мозга для нейроинтерфейсов, но требующий нейрохирургической операции. Мы договорились, что попытаемся освоить эту технологию в России. По нашему приглашению ведущий нейрохирург из Медицинской школы Южнокалифорнийского университета в Лос-Анджелесе Чарлз Лю недавно посетил своих коллег в Москве, и они обсудили возможности совместной работы. По мнению наших нейрохирургов, оснащение отечественных операционных, отработанные технологии и навыки докторов позволяют легко проводить операции по вживлению электродов. Но есть сомнение: стоит ли нам осваивать инвазивные нейроинтерфейсные технологии? На мой взгляд, браться за это надо обязательно. Вживляя электроды в мозг пациента, мы как бы открываем окошко и видим детальную картину нейронных отношений. Это и пациентам помогает, и ученым позволяет совершенствовать неинвазивные подходы. Возможно, таким образом удастся не только набирать буквы и двигать инвалидное кресло, но и управлять механической рукой, в значительной степени замещающей функции парализованной руки. Мы можем вместе разрабатывать практичные нейроинтерфейсы.
Учтем и то немаловажное обстоятельство, что инвазивные нейроинтерфейсные технологии стоят сотни тысяч долларов. В то время как при совместных разработках могут появиться на порядок более дешевые варианты, а наш нейрокоммуникатор, например, позволяющий человеку, потерявшему речь, набирать текст на мониторе, в промышленном исполнении сегодня может стоить не более 400 долларов. Правда, экзоскелет обойдется дороже - примерно в 1000 долларов. Но это тренажер, пациент им может пользоваться месяцами. Возможно, в госпитальных учреждениях удастся создать центры коллективного пользования нейротренажерами и сдавать их в аренду.
- А можно вашу уникальную нейроинтерфейсную технологию использовать не только в медицине?
- Да. Предпринимаются попытки разработать, скажем, методы нейроинтерфейсного управления роботами или манипуляторами, когда они работают в опасных для человека зонах. Хорошо, если в нужный момент оператор сможет одним мысленным усилием скорректировать действия робота. То же и в хирургии. Случается, что хирургу просто не хватает рук, и тогда прямая команда мозга исполнительному инструменту здорово облегчит ему жизнь. Пока что технология “интерфейс - мозг - компьютер”, я бы сказал, “бежит впереди паровоза”, впереди собственно рыночных запросов. Но в самом недалеком будущем появятся “рельсы” - откроются широкие возможности применения. Объявленная недавно президентом Национальная технологическая инициатива в одном из своих главных проектов - CoBrain - готова трансформировать наши фундаментальные разработки в области нейроинтерфейсных технологий в рыночные продукты. Надеюсь, среди них достойное место займут и наши совместные с РНИМУ им. Н.И.Пирогова нейрокоммуникаторы с нейротренажерами для реабилитационной медицины.

Юрий Дризе
Фото Андрея МОИСЕЕВА


 

Отзывы

Чтобы оставить отзыв необходимо авторизоваться или зарегистрироваться



 

Статьи на тему

Развивать и развиваться. Как гранты помогают научной молодежи.
В последнюю декаду ноября в Институте органической химии им. Н.Д.Зелинского было много гостей - ведущих ученых Отечества. Причем, в основном, не убеленные сединами, хотя и такие встречались, но большей частью молодые - грантодержатели Российского научного фонда. В ИОХ проходила конференция “Фундаментальные химические исследования XXI века”, в которой приняли участие порядка 350 исследователей... /№ 48(2016)
Силой сигнала. Разработки ученых Бауманки делают тайное явным.
Международная школа-семинар для молодых ученых на тему “Регистрация подповерхностных объектов радиолокаторами малой дальности”, проводимая при поддержке РНФ, собрала этой осенью на площадке МГТУ им. Н.Э.Баумана ведущих специалистов мира в области подповерхностной радиолокации и научную молодежь, включая студентов, аспирантов и инженеров, чьи исследовательские интересы связаны с этим весьма востребованным сегодня направлением научно-технической деятельности. /№ 48(2016)
Притяжение кристаллов. Крупнейший форум собрал ученых разных специальностей.
Первый Российский кристаллографический конгресс “От конвергенции наук к природоподобным технологиям” завершился в Москве на прошедшей неделе. Его организаторы - Национальный комитет кристаллографов России, НИЦ “Курчатовский институт”, ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН - собрали более 1500 ученых: кристаллографов, биологов, медиков, специалистов в области материаловедения, нанотехнологий, представителей гуманитарных дисциплин из 61 города России. /№ 47(2016)

Новости


Владимир Путин поздравил коллектив Московского физико-технического института (государственного университета) с 70-летием.



Более 200 студентов факультета государственного управления МГУ им. М.В.Ломоносова, подвергшихся риску заражения менингококковой инфекцией, временно переведены на дистанционное обучение, сообщает пресс-служба московского управления Роспотребнадзора.



В 2017 году в столице откроются 24 центра молодежного инновационного творчества,сообщает Агентство «Москва» со ссылкой на заместителя руководителя Департамента науки, промышленной политики и предпринимательства Москвы Бориса Хесина.



Россия и Китай создадут Ассоциацию вузов культуры и искусств, сообщает Минкультуры.Соглашение об этом было подписано на Деловой площадке V Санкт-Петербургского международного культурного форума.



Трое уральских химиков-органиков - академики Олег Чупахин, Валерий Чарушин и член-корреспондент РАН Владимир Русинов - получили национальную премию Галена (Prix Galien Russia) в категории «Лучшее исследование в России» за создание нового поколения противовирусных препаратов в ряду азолоазинов.



Конференции


В Пермском национальном исследовательском политехническом университете 5-8 декабря 2016 года пройдет XII Всероссийская (с международным участием) конференция “Биомеханика-2016”.

14 и 15 декабря 2016 года в рамках деловой программы IV Национальной выставки “ВУЗПРОМ­ЭКСПО-2016” Минобрнауки России проведет III Всероссийскую научно-практическую конференцию “Исследования и разработки - 2016”.

Перечень научных конференций, симпозиумов, съездов, семинаров и школ, проводимых подведомственными ФАНО России организациями в 2016 году.

Текущие конкурсы


Конкурс проектов организации российских и международных молодежных научных мероприятий, проводимый федеральным государственным бюджетным учреждением “Российский фонд фундаментальных исследований”.

Конкурс проектов организации российских и международных научных мероприятий, проводимый федеральным государственным бюджетным учреждением “Российский фонд фундаментальных исследований”.

Открыт публичный конкурс на соискание премий Правительства РФ в области образования 2017 года.Работы от претендентов принимаются до 10 февраля 2017 года в Минобрнауки РФ.

Продолжается прием заявок на XI Всероссийский конкурс научно-инновационных проектов для старшеклассников. Цель конкурса - поддержка талантливой молодежи, авторов научно-инновационных идей.

Фонд инфраструктурных и образовательных программ совместно с Офисом главного ученого Министерства экономики Израиля проводят очередной отбор российско-израильских проектов промышленных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ...

Вакансии


02.12.2016
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук объявляет конкурс на замещение вакантных должностей...

18.11.2016
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук объявляет конкурс на замещение вакантных должностей...

11.11.2016
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН) объявляет конкурс на замещение вакантных должностей...





опрос

Какие рубрики нашей газеты Вам наиболее интересны?




Copyright 2010
Главная страница   |   О газете  |  Партнеры  |  Команда Поиска  |  Вакансии