Новости № 20(2016)

Официально


Кабинет министров отчитался об основных результатах выполнения указов президента, подписанных 7 мая 2012 года - в день инаугурации Владимира Путина.

В Госдуме открылась выставка “НИЦ “Курчатовский институт”: от атомного проекта к природоподобным технологиям”.

Совет по образованию и науке при председателе Госдумы обсудил вопросы правового регулирования научной и научно-технической деятельности.




Регионы


Томский госуниверситет систем управления и радиоэлектроники открыл первый в Томской области детский технопарк.

Очередное заседание Совета ректоров вузов Тульской области прошло с участием врио губернатора А.Дюмина и других представителей местной власти. Обсуждалась роль образования в развитии промышленного комплекса региона.

В Северном (Арктическом) федеральном университете прошло заседание Ученого совета, на котором утверждены изменения в управленческой структуре головного вуза.

СНГ


Интердайджест


20.05.2016
Прочитав геном моркови, ученые приступили к его анализу и обнаружили важный с точки зрения питательной ценности ген. Подробности - в GenomeWeb.

20.05.2016
НАСА определило планетный статус еще 1284 небесных тел, обнаруженных миссией “Кеплер”, - это крупнейшее на сегодняшний день единовременное открытие новых планет. С подробностями - NASA News Release.

20.05.2016
Эксперименты на мышах подтвердили предположение о том, что вирус Зика вызывает дефекты развития головного мозга у новорожденных. Об этом сообщает The Scientist.

Веб



Война наложила свою тяжкую руку на такое, казалось бы, мирное и далекое от треволнений жизни учреждение, как фонд имени Нобеля, из которого выдаются премии ученым, оказавшим за данный год больше всего услуг человечеству.












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

Весенний взлет. МГУ штурмует новые орбиты.
Спутник “Ломоносов”, созданный учеными МГУ в рамках программы развития вуза и запущенный в конце апреля с космодрома Восточный, 21 мая должен заработать на полную проектную мощность. /№ 20(2016)
Анатомия прогноза. Сейсмологи делают ставку на дискретный анализ.
Чтобы принять необходимые меры, позволяющие свести к минимуму ущерб от бедствия, хорошо бы заблаговременно знать, когда и с какой силой проявятся подземные толчки. Увы, получить точные сведения об этом - задача непростая. Приблизиться к ее решению позволят работы старшего научного сотрудника Геофизического центра РАН Бориса ­ДЗЕБОЕВА. /№ 20(2016)
Помехи при трансляции. Предотвратить мутации в организме можно еще на стадии эмбриона.
Не может такой безум­но сложный и в то же время предельно согласованный мир возникнуть просто так, без высшего творческого участия. Но, несмотря на случающиеся внутренние сомнения, ученые продолжают изучать мир, который запрятан глубоко в нас и благодаря которому мы живем, думаем, развиваемся. /№ 20(2016)

РЕФОРМА РАН


Подписано постановление Общего собрания Российской академии наук “О реформе РАН, основных научных результатах года и работе президиума РАН в 2015 году”.

В марте этого года Российская академия наук заявила о создании собственного корпуса экспертов, в который войдут специалисты из выполняющих исследования и разработки организаций разной ведомственной принадлежности. О том, как проходит этот процесс, рассказал главный ученый секретарь Президиума РАН Михаил Пальцев.

Во время “горячей линии” с Владимиром Путиным несколько вопросов ему задали представители научной и образовательной общественности. "Оправдались ли ожидания первых лет реформы? Как вы оцениваете эффективность взаимодействия Федерального агентства научных организаций и Российской академии наук?”...

Процесс реорганизации научных подразделений Академии наук, инициированный ФАНО в рамках реформы РАН, вызывает, мягко говоря, неоднозначную реакцию научного сообщества. С самого начала и по сей день в адрес инициаторов раздается немало критики, в некоторых коллективах порой возникают конфликтные ситуации. Однако процесс идет, появились некоторые его результаты. Как, например, во Владикавказском научном центре РАН.

Главным вопросом повестки дня Координационного совета Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013­-2020 годы было утверждение доклада Правительству РФ об итогах реализации программы в 2015 году.

Конференции


20.05.2016
12-16 сентября состоится первая российская конференция “Физика - наукам о жизни” на базе Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе. Конференция посвящена интердисциплинарным исследованиям на стыке физики, биологии и медицины.

20.05.2016
Перечень научных конференций, симпозиумов, съездов, семинаров и школ, проводимых подведомственными ФАНО России организациями в 2016 году.

16.05.2016
На IV Международном форуме ведущих вузов, который состоится 2 июня 2015 года в Москве, пройдет презентация пятого ежегодного рейтинга ведущих вузов России.

Текущие конкурсы


20.05.2016
Минобрнауки РФ сообщило о начале конкурсного отбора российских научных организаций и образовательных организаций высшего образования, являющихся участниками ФЦП “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы”, с целью предоставления им лицензионного доступа к международному индексу научного цитирования Scopus.

13.05.2016
Институт медико-биологических проблем РАН объявляет о приеме в очную аспирантуру (9 бюджетных мест) по направлениям...

13.05.2016
Новая дополнительная тема конкурса 2016 года проектов ориентированных фундаментальных междисциплинарных исследований.

13.05.2016
Конкурс 2017 года проектов фундаментальных научных исследований, проводимый Российским фондом фундаментальных исследований совместно с организациями - участниками Рамочной программы БРИКС в сфере науки, технологий и инноваций.

13.05.2016
Фонд поддержки образования и науки “Алферовский фонд” объявляет конкурс на соискание золотой медали и премии Алферовского фонда за лучшую исследовательскую работу в области естественных наук для молодых ученых (до 33 лет) за 2016 год в номинации “Фотоника”.

Вакансии


20.05.2016
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН объявляет конкурс на замещение вакантных должностей...

20.05.2016
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научный центр волоконной оптики Российской академии наук объявляет конкурс на замещение вакантной должности заведующего лабораторией волоконной оптики.

29.04.2016
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук объявляет конкурс на замещение вакантной должности младшего научного сотрудника Научно-координационного океанологического центра по специальности “Физика атмосферы и гидросферы” - 25.00.29 - 1 ед.






опрос

Какие рубрики нашей газеты Вам наиболее интересны?




Copyright 2010
Главная страница   |   О газете  |  Партнеры  |  Команда Поиска  |  РЕФОРМА РАН