Новости > Хроника рынков НТИ > NeuroNet

17.10.2019

МФТИ и ГК «Нейроботикс» представили интерфейс «мозг-компьютер», способный раскодировать зрительные образы

Открытие в сфере нейроассистивных технологий будет востребовано для постинсультной реабилитации и лечения когнитивных нарушений
Исследователи группы компаний «Нейроботикс» («Нейроассистивные технологии») и Лаборатории нейроробототехники Московского физико-технического института» научились воссоздавать по электрической активности мозга изображения, которые человек видит в данный момент. Это открытие позволяет создавать новый тип устройств для постинсультной реабилитации, управляемых сигналами мозга, сообщает пресс-служба МФТИ.  

xmpls_tpd.jpg

Для развития методов лечения когнитивных нарушений, постинсультной реабилитации и создания устройств, управляемых мозгом, необходимо понять то, как мозг кодирует информацию. Ключевая задача для понимания принципов его работы — исследование активности мозга, возникающей при визуальном восприятии информации. Все существующие решения в области распознавания изображений по сигналам мозга используют функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) или анализ сигнала, получаемого непосредственно с нейронов. 
Особенности этих методов ограничивают их применение в клинической практике и повседневной жизни. 

Интерфейс «мозг — компьютер», созданный командой ученых из МФТИ и «Нейроботикс», напротив, использует электроэнцефалограмму (далее ЭЭГ), снимаемую с поверхности головы, и нейросети. Эта разработка с помощью ЭЭГ в режиме реального времени реконструирует кадры из видео, которое смотрит человек.

Руководитель лаборатории нейроробототехники МФТИ Владимир Конышев подчеркнул, что исследования организованы в рамках проекта «Ассистивные технологии» рынка Нейронет Национальной технологической инициативы. Проект «Ассистивные технологии» предусматривает применение интерфейса «мозг — компьютер», используемого в том числе для управления экзоскелетом руки при реабилитации после инсультов, а также для управления электроколяской парализованными людьми. «Конечная цель работы — увеличить точность нейроуправления при его использовании не только пациентами, но и здоровыми людьми», - уточнил Владимир Конышев.

Эксперимент в ходе которого удалось раскодировать зрительные образы, формирующиеся в мозгу, состоял из двух частей. В первой части исследователи произвольно выбрали пять разных категорий роликов с YouTube: «абстракции», «водопады», «лица людей», «скорость» — видеосъемку от первого лица гонок на снегоходах, водных мотоциклах, ралли — и «движущиеся механизмы», которые показывали испытуемым, записывая при этом ЭЭГ. Ролики длились по 10 секунд, в сумме вся сессия записей у каждого испытуемого составляла 20 минут.



В этой части эксперимента ученым удалось доказать, что частотные характеристики волновой активности (спектры) ЭЭГ для разных категорий видеороликов достоверно различаются. Это позволило анализировать реакцию мозга на видеоролики в режиме реального времени.

Для второй части эксперимента были произвольно выбраны три категории из вышеперечисленных видео. Специалисты разработали две нейросети, одна из которых генерировала произвольные изображения этих же категорий из «шума», а вторая — создавала похожий «шум» из ЭЭГ. Затем авторы работы обучили эти нейросети работать совместно так, чтобы по записанному сигналу ЭЭГ создавались кадры, похожие на те, которые видели люди в момент записи.

Для проверки испытуемым показали совершенно новые видео тех же категорий, снимая при этом ЭЭГ и в реальном времени отправляя ее на нейросети. Нейросети хорошо справились и с этой задачей: создавали реалистичные кадры, по которым в 90% случаев можно было определить категорию видео.

«Энцефалограмма — следовой сигнал от работы нервных клеток, снимаемый с поверхности головы. Раньше считалось, что исследовать процессы в мозге по ЭЭГ — это все равно, что пытаться узнать устройство двигателя паровоза по его дыму, — говорит Григорий Рашков, один из авторов работы, младший научный сотрудник МФТИ и программист-математик компании «Нейроботикс». — Мы не предполагали, что в ней содержится достаточно информации, чтобы хотя бы частично реконструировать изображение, которое видит человек. Однако оказалось, что такая реконструкция возможна и демонстрирует хорошие результаты. Более того, на ее основе даже можно создать работающий в реальном времени интерфейс «мозг — компьютер». Это очень обнадеживает. Сейчас создание инвазивных нейроинтерфейсов, о которых говорит Илон Маск, упирается в сложность хирургической операции и то, что через несколько месяцев из-за окисления и естественных процессов они выходят из строя. Мы надеемся, что в будущем сможем сделать более доступные нейроинтерфейсы, не требующие имплантации».

Проект «Ассистивные нейротехнологии» при поддержке инфраструктурного центр Нейронет Национальной технологической инициативы стартовал в 2017 году. Проект направлен на разработку комплекса устройств для реабилитации больных после инсульта и нейротравм головы. Проект включает разработку комплекса устройств — это нейрогарнитура NeuroPlay, нейротренажер, ФЭС, ТЭС, Когниграф, Робоком и другие.

Лаборатория нейророботехники МФТИ образована в 2017 году в рамках Программы 5-100. Основное направление деятельности — разработка антропоморфной робототехники, а также оборудования для научных исследований в области нейронаук, физиологии и поведения.

Команда проекта: Владимир Конышев (заведующий лабораторией нейроробототехники МФТИ), Анатолий Бобе (инженер 1-й категории лаборатории нейроробототехники МФТИ, руководитель отдела машинного обучения), Григорий Рашков (младший научный сотрудник лаборатории прикладных кибернетических систем МФТИ, программист-математик «Нейроботикс»), Дмитрий Фастовец (инженер 2-й категории лаборатории волновых процессов и систем управления МФТИ), Мария Комарова (инженер 2-й категории лаборатории волновых процессов и систем управления).

#Нейронет, #нейротехнологии

Еще по теме

11.11.2019 Эксперты Нейронет предложили контролировать сервис сложного оборудования с помощью ИИ

08.11.2019 В феврале запланированы первые поставки российских систем контроля состояния водителей в страны Европы

05.11.2019 Технологии искусственного интеллекта и биобанкирование интегрируют для диагностики тяжелых заболеваний

28.10.2019 «Нейроботикс» и МФТИ разработали мобильный трекер глаз

16.10.2019 Нейросеть «Роскандидат» проверит соискателей по соцсетям

08.10.2019 Электронный переводчик языка жестов представили Владимиру Путину

05.10.2019 Движение силой мысли, нейроуправление аватаром и прогулки в виртуальной реальности: в Самаре прошел «Нейротлон»

04.10.2019 Нейроперчатка позволяет «чувствовать» объекты в виртуальной реальности

04.10.2019 Нейротренажер с VR для реабилитации травм спинного мозга представлен в Самаре

03.10.2019 Апгрейд мозга: нейрофизиологи предлагают решения для интерфейсов «мозг-компьютер»

string(3) "!!!" array(14) { ["ID"]=> string(4) "3901" ["~ID"]=> string(4) "3901" ["NAME"]=> string(68) "Нейротехнологии: лекции и практикумы" ["~NAME"]=> string(68) "Нейротехнологии: лекции и практикумы" ["DATE_CREATE"]=> string(19) "12.11.2019 20:33:36" ["~DATE_CREATE"]=> string(19) "12.11.2019 20:33:36" ["PROPERTY_LINK_VALUE"]=> string(40) "https://rf2035.net/labs/faculty/8/lab/1/" ["~PROPERTY_LINK_VALUE"]=> string(40) "https://rf2035.net/labs/faculty/8/lab/1/" ["PROPERTY_LINK_VALUE_ID"]=> string(5) "13042" ["~PROPERTY_LINK_VALUE_ID"]=> string(5) "13042" ["PREVIEW_PICTURE"]=> string(4) "4047" ["~PREVIEW_PICTURE"]=> string(4) "4047" ["SORT"]=> string(3) "500" ["~SORT"]=> string(3) "500" }

Принять участие

Подписка на обновления

«Информбюро 20.35» делает почтовую рассылку самых интересных публикаций один раз в неделю. Чтобы подписаться на нее, зарегистрируйтесь или войдите через свою учетную запись на платформе leader-id.ru.