При поддержке

Можно ли силой мысли двигать предметы? Да!-Рассказывает Олеся Мокиенкокандидат медицинских наук, MBA, заведующая кафедрой клинической медицины ММУ «Реавиз»

Секрет железного человека и аватара

1.
Приставка экзо означает внешний. Экзоскелет — это внешний скелет
Я управляю большим научным отделом в медицинской организации и большой кафедрой в медицинском университете.
Иногда я оставляю этот комментарий к заказу на Wildberries — ну, чтобы знали.
Но сегодня я вам расскажу о научных разработках и научной работе, с которой я начинала свой путь ученого. Поговорим мы о нейрокомпьютерных интерфейсах. Или как силой мысли управлять экзоскелетом. Экзоскелет — это первое сложное слово в моем выступлении. Давайте разберемся, что это.
В природе внешние скелеты мы видим у раков, крабов, улиток, устриц. А зачем человеку внешний скелет? Для облегчения и усиления его движений.
Эти конструкции, можно сказать, наделяют человека сверхспособностью, как в случае с железным человеком.
А если человек парализован и не может управлять движениями с помощью собственных мышц, медицинские экзоскелеты это компенсируют и приводят в движение его конечности.
В чем человеку помогают компьютерные интерфейсы?
Да! Передвигать предметы силой мысли помогают нейрокомпьютерные интерфейсы.
Нет. Передвигать предметы силой мысли помогают нейрокомпьютерные интерфейсы: системы, которые преобразовывают сигналы активности мозга в команду управления внешними техническими устройствами.
Нет. Передвигать предметы силой мысли помогают нейрокомпьютерные интерфейсы: системы, которые преобразовывают сигналы активности мозга в команду управления внешними техническими устройствами.
Дальше
Узнать результат
На что был похож первый экзоскелет?
Ну нет. Ученые решили сделать экзоскелет руки, который бы приводил парализованную руку в движение, когда пациент представлял это движение. И через полгода технари им представили… варежку. Ученые-то представляли руку, как в «Терминаторе», но не строительную варежку.
Да! Ученые решили сделать экзоскелет руки, который бы приводил парализованную руку в движение, когда пациент представлял это движение. И через полгода технари им представили… варежку. Ученые-то представляли руку, как в «Терминаторе», но не строительную варежку.
Ну нет. Ученые решили сделать экзоскелет руки, который бы приводил парализованную руку в движение, когда пациент представлял это движение. И через полгода технари им представили… варежку. Ученые-то представляли руку, как в «Терминаторе», но не строительную варежку.
Дальше
Узнать результат
Что из этого относится к нейрокомпьютерным интерфейсам?
Не только. Можно вживить электроды прямо в мозг, где они будут регистрировать его сигналы, а можно еще регистрировать сигналы с поверхности головы.
Не только. Можно вживить электроды прямо в мозг, где они будут регистрировать его сигналы, а можно еще регистрировать сигналы с поверхности головы.
Верно. Можно вживить электроды прямо в мозг, где они будут регистрировать его сигналы, а можно еще регистрировать сигналы с поверхности головы. Надел шапочку с электродами — и не нужно никакого скальпеля
Дальше
Узнать результат
Какой сериал очаровал нашего спикера, когда она училась на старших курсах медицинского факультета МГУ?
Неееет. Впервые с силой мысли Олеся столкнулась на старших курсах медицинского факультета МГУ. Тогда они смотрели сериал «Доктор Хаус», и многим из них хотелось стать такими же виртуозными диагностами.
Хаус ин да хаус. Верно!
Неееет. Впервые с силой мысли Олеся столкнулась на старших курсах медицинского факультета МГУ. Тогда они смотрели сериал «Доктор Хаус», и многим из них хотелось стать такими же виртуозными диагностами.
Дальше
Узнать результат
Если повреждена область мозга, которая отвечает за движение руки, могут ли другие зоны коры взять на себя ее функции?
Верно! Так и происходит восстановление движения: на уровне головного мозга.
Могут! Так и происходит восстановление движения: на уровне головного мозга.
Если повреждена область мозга, которая отвечает за движение руки, могут ли другие зоны коры взять на себя ее функции. Так и происходит восстановление движения: на уровне головного мозга.
Дальше
Узнать результат
Что может ускорить процесс перестройки в мозге, когда другая зона коры берет на себя задачи поврежденной зоны?
Тренировки представления движения могут ускорить процесс такой перестройки в мозге: движения у пациента может не быть, но он его представляет и тем самым стимулирует процесс восстановления.
Именно они могут ускорить процесс такой перестройки в мозге: движения у пациента может не быть, но он его представляет и тем самым стимулирует процесс восстановления.
Этого мало. Тренировки представления движения могут ускорить процесс такой перестройки в мозге: движения у пациента может не быть, но он его представляет и тем самым стимулирует процесс восстановления.
Дальше
Узнать результат
Ай -ай- ай. Давай не будем расстраивать Олесю и посмотрим видео заново, чтобы пройти тест с блестящим результатом!
Прекрасно! Ты наполовину точно можешь быть уверен, что всё знаешь об экзоскелетах. Чтобы блеснуть и рассказать о важном открытии ученых — прочти текст (или посмотри видео) снова!
Браво! Олеся очень рада тому, что ее слушали очень внимательно!
Терапия
и Доктор Хаус
Неврология
и мозг

Про силу мысли

2.
Впервые с силой мысли я столкнулась на старших курсах медицинского факультета МГУ. Тогда мы смотрели сериал «Доктор Хаус», и многим из нас хотелось стать такими же виртуозными диагностами, нужно было выбирать терапию и идти в ординатуру в клинику редких болезней.
У вас волчанка.
Раздевайтесь
Предполагаю, что меня называют выносящая мозг
Но в то же время я очень любила мозг и мечтала его изучать. В моих руках его модель: с этим мозгом я прихожу в школы, приношу его детям и читаю лекции.
Не компостировать мозги
И вот на старших курсах я стояла перед мучительным выбором — терапия или неврология? Доктор Хаус или мозг?
В один прекрасный день я сидела на занятии по терапии, мы разбирали очень интересный клинический случай, и тут я подумала: небеса, пошлите мне уже какую-нибудь подсказку, дайте знак: терапия или неврология.
Во время перерыва я вышла из аудитории и прямо напротив двери увидела большой указатель «Невролог» — и стрелочка направо.
Что этот указатель делал в отделении терапии, я до сих пор не знаю. Возможно, это был какой-то квест для пациентов.
Знак был получен, выбор сделан, и я отправилась в главный в стране центр неврологии за научной темой и увидела там больших реабилитационных роботов: блестящие, плавно двигающиеся, высокотехнологичные. Они казались живыми существами.
Пример испанских реабилитационных роботов. Авторское право AFP PHOTO / FONDS DE DOTATION CLINATEC - CLINATEC ENDOWMENT FUND
Я подумала — вот оно, будущее. И мой дорогой учитель Людмила Александровна Черникова порекомендовала мне научную тему «Нейрокомпьютерные интерфейсы». При этом она сказала:
Раньше не верили, что можно двигать предметы силой мысли, а теперь мы видим, что получается
Я удивилась: и это научная тема? Передвигать предметы силой мысли? Наверное, мне послышалось. А потом я поняла, что не послышалось. Действительно, силой мысли можно передвигать предметы.

Человек может в обход своего тела управлять рукой-роботом

3.
Передвигать предметы силой мысли помогают нейрокомпьютерные интерфейсы. Это системы, которые преобразовывают сигналы активности мозга в команду управления внешними техническими устройствами.

Есть два варианта:
A.
B.
Затем эти сигналы обрабатываются, преобразуются в передающую команду на какое-то определенное устройство. И полностью парализованный человек может в обход своего тела управлять рукой-роботом, умным домом, компьютером, инвалидной коляской. Такие нейроинтерфейсы называются ассистирующими: они ассистируют, помогают человеку взаимодействовать с окружающей средой, если восстановление его движений невозможно.
Надел шапочку с электродами — и не нужно никакого скальпеля. В чем здесь подвох? Сигналы, регистрируемые с поверхности головы, слабые, с помехами, трудно различимые между собой. Такими сигналами не получается качественно управлять внешними приборами. Поэтому нейроинтерфейсы с поверхностными датчиками используются для восстановления двигательной функции после повреждения головного мозга, после инсульта или травмы.
Вживить электроды прямо в мозг, где они будут регистрировать его сигналы
Не вживлять электроды прямо в мозг, а регистрировать сигналы с поверхности головы
Если повреждена область мозга, которая отвечает за движение руки, то со временем другие зоны коры могут взять на себя ее функции. Так и происходит восстановление движения: на уровне головного мозга. А тренировки представления движения могут ускорить процесс такой перестройки в мозге: движения у пациента может не быть, но он его представляет и тем самым стимулирует процесс восстановления.
Однако врач не может проконтролировать, что пациент представляет и старается ли он это делать? Один раз пациент во время такой тренировки мне сказал:
Честное слово, я представляю, но я вам не скажу, что именно
Решает этот вопрос нейроинтерфейс: пока пациент представляет себе движение, нейроинтерфейс регистрирует сигналы и переводит их на какую-то обратную связь для пациента. И врач тоже может проконтролировать.
В одной из серий моего любимого сериала «Доктор Хаус» пациент был полностью парализован, но мог моргать и тем самым отвечать на вопросы врачей. Один раз моргнул — да, два раза моргнул — нет. Затем и эта способность у пациента пропала, однако он оставался в сознании.
Подмигните, если уже видели
Доктора Хауса на этой странице
И снова здравствуйте
Тогда к нему подключили нейрокомпьютерный интерфейс, и он силой мысли мог управлять курсором — вверх или вниз — что означало да или нет. И таким образом отвечать на голосовые односложные вопросы докторов. Я не случайно вспомнила об этом — в этом эпизоде продемонстрирована еще одна область применения нейрокомпьютерных интерфейсов: коммуникация с пациентами, которые не могут ни двигаться, ни говорить, но находятся в сознании.

Первой была... варежка

4.
Мое диссертационное исследование началось в 2010 году, и это было первым применением восстановительных нейроинтерфейсов в России.
Сначала нам нужно было понять
Но была задача и посложнее. Нам, врачам, нужно было найти общий язык с программистами: между мозгом врача и мозгом программиста нужен специальный интерфейс, и скоро его изобретут.
Мы начали с того, что пациент представлял движение, а нейроинтерфейс улавливал сигналы мозга пациента. И если нейроинтерфейс действительно улавливал движение, то пациент видел на экране зеленый кружочек.
Если не улавливал — красный. Со временем мы поняли, что красный цвет всех раздражает, и оставили только зеленый кружочек, только положительное подкрепление.

Да, это давало определенную обратную связь пациенту о том, как он выполняет мысленную тренировку, но это не соответствовало сути того, что он представляет.
И тогда мы решили сделать экзоскелет руки, который бы приводил парализованную руку в движение, когда пациент представлял это движение. Я с большим воодушевлением полгода ждала этот экзоскелет. И в итоге нам представили… варежку!
Это совсем не то, что я ожидала увидеть: я представляла руку, как в «Терминаторе», но не строительную варежку. Тогда мы очень долго, громко, эмоционально спорили с моим научным руководителем, с Александром Алексеевичем.
В стране, которая летает в космос, не может быть невыполнимой задачи сделать нормальный экзоскелет для руки. И отсутствие на это денег — вообще не аргумент
Я сказала:
И через несколько дней инженеры из Зеленограда изготовили нам экзоскелет на 3Д принтере, достаточно дешево, достаточно быстро. Да, у него были определенные недостатки: он шумно работал, иногда ломался, но на тот момент наша разработка не уступала иностранным подобным разработкам.
И самое главное — этим экзоскелетом можно было заинтересовать инвесторов. Мы получили финансирование и начали работать не только за идею, но и за зарплату.
Но важнее всего то, что с помощью полученного финансирования мы заказали следующую версию экзоскелета, которая работала уже более надежно. Этот экзоскелет уже мог и разгибать, и сгибать кисть и не ломался. Его нам изготовили те же разработчики из города Магнитогорска, которые изобрели робота Федора, побывавшего в космосе.
В итоге наши научные публикации процитировали ученые из разных стран более 700 раз. Эта технология сейчас зарегистрирована как медицинское изделие и применяется как дополнительный метод реабилитации у пациентов после инсульта, после травмы головного мозга и у детей с ДЦП, где она более эффективна. А я периодически вижу ролики в СМИ или на Ютубе про то, как пациенты восстанавливаются с помощью наших разработок, и мне, конечно, очень приятно.
И вот спустя несколько лет я руковожу большим научным подразделением в центре диагностики и телемедицины, большой кафедрой в медицинском университете «Реавиз» для того, чтобы передать свой положительный опыт будущим или молодым ученым.
Могут ли пациенты с повреждением головного мозга представлять движения и управлять этой хитрой технологией?
Потом изучить, за счет каких сигналов они это делают?
И, наконец, оценить, насколько это эффективно.
<
>
Знакомьтесь со звездами российской науки
Руководитель проекта
Елена Куликова
Project менеджер
Александра Худорожкова
Ведущий продюсер проекта
 Наталья Макарова
Генераторы идей по оформлению лонгрида
 Евгений Кучук
Алина Лебедева
Анастасия Павлова
Операторы
 Роман Садовой
Александр Ширков
Андрей Минаев
Вячеслав Волков
Алексей Иванов
Алексей Епифанов
Режиссеры монтажа
Игорь Куприянов
Павел Яковлев
Режиссер и редактор
 Александра Лябина
Видео
В спецпроекте использованы мемы и изображения из платных и свободных источников (freepik, shutterstock, unsplash), а также фильмов «Социальная сеть» (2010, Columbia Pictures. Режиссер — Дэвид Финчер. Сценарий: Аарон Соркин, Бен Мезрич. Композиторы: Трент Резнор, Аттикус Росс), «Терминатор 2: Судный день» (1991, Lightstorm Entertainment. Режиссер: Джеймс Кэмерон, сценарий: Джеймс Кэмерон, Уильям Уишер мл.; композитор — Брэд Фидель) и сериалов «Доктор Хаус» (2004—2012, Bad Hat Harry Productions. Автор идеи — Дэвид Шор), «Утиные истории» (1987—1990, Walt Disney Television Animation. Авторы идеи: Карл Баркс, Джим Мейгон), «Хи-Мэн и Властелины Вселенной» (1983—1985, Mattel Inc. Автор идеи — Лу Шеймер).
При поддержке