Президентская программа
исследовательских проектов

Биоритмы мозга выдали движения рук человека

25.02.2020 | ТАСС
Фото взято из открытых источников

Ученые выяснили, что уровень "хаотичности" электрических сигналов, которые вырабатывает мозг человека, во время движения становится меньше. Это позволило создать методику, которая может предсказывать движения рук по изменениям в биоритмах мозга. Описание исследования специалисты опубликовали в научном журнале Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. Кратко об этом пишет пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).

Как надеются исследователи, дальнейшие эксперименты помогут им создать безопасные для человека системы на базе электроэнцефалографии, которые могли бы "читать мысли". Они заменят электроды, имплантируемые в двигательную кору парализованных инвалидов для того, чтобы подключить кибер-конечности или экзоскелет к их мозгу и вернуть им подвижность.

"Мы выделили новые особенности ЭЭГ-сигналов, позволяющие не только распознавать начало движения, но и различать движения левой и правой рукой в реальном времени. Мы планируем разработать эффективный классификатор двигательной активности человека с использованием сигналов ЭЭГ", – прокомментировала исследования Елена Пицик, младший научный сотрудник российского Университета Иннополис.

Биоритмами мозга или мозговыми волнами обыватели и ученые называют особые электрические колебания, которые возникают благодаря активности всех нервных клеток мозга человека. Их комбинация в целом отражает то, что делает обладатель мозга, о чем он сейчас думает и какие другие процессы происходят в его нервной ткани.

С момента появления первых электроэнцефалографов в первой трети прошлого века нейрофизиологи пытаются понять, можно ли извлечь полезную информацию из мозговых волн и научиться ими управлять, меняя работу нервной системы и всего тела человека в целом.

К примеру, четыре года назад ученые из США обнаружили, что стимуляция определенных мозговых ритмов во время сна приводит к улучшению памяти у пенсионеров и помогает уменьшить остроту симптомов болезни Альцгеймера. Аналогичным образом исследователям удалось связать многие черты поведения человека и работу его сознания с особенностями в структуре его мозговых волн.

Сигналы мозга

Изучая то, как менялась активность мозга в тот момент, когда участники эксперимента совершали произвольные движения или другие действия, Пицик и ее коллеги открыли еще одну подобную закономерность.

Из-за каких-либо движений, как отмечают исследователи, уменьшалась активность так называемого мю-ритма, который, предположительно, связан с работой клеток двигательной коры мозга. Нейрофизиологи достаточно давно пытаются понять механизм этих колебаний, однако сделать это раньше они не могли – в том числе и потому, что характер работы и расположение предположительных источников мю-ритма сильно различалось для разных людей.

Ученые нашли способ обойти эту проблему, обратив внимание на то, как меняется уровень спонтанности и "хаотичности" в том, как нервные клетки в этой части коры мозга вырабатывают импульсы во время движений или бездействия. Их наблюдения показали, что оба эти показателя должны падать, что должно отражаться на структуре сигналов ЭЭГ.

Руководствуясь этой идеей, ученые проследили за тем, как менялась "хаотичность" мю-ритмов в мозге десяти добровольцев – студентов и преподавателей Университета Иннополис. Во время этих опытов нейрофизиологи просили их поочередно сжимать правую и левую руку, наблюдая за тем, как менялась структура их мозговых ритмов.

Эти опыты подтвердили, что "хаотичность" сигналов действительно снижалась в тот момент, когда участники эксперимента совершали действие или планировали его сделать. Более того, ученые раскрыли небольшие различия в том, как менялся мю-ритм при совершении движений левой и правой рукой, что позволило им создать алгоритм, предсказывающий действия добровольцев.

Недавние новости

Возврат к списку