Під час експерименту мавпи керували рухом курсора на екрані як за допомогою НКІ, так і простими натисканнями на сенсорний екран. Швидкість роботи при використанні НКІ була лише на 10% повільнішою, ніж при роботі руками.
Пристрої, керовані «силою думки», розпізнають моторні команди мозку, фіксуючи активність декількох сотень нейронів, мізерно малої частини мільйонів нервових клітин, задіяних у процесі управління рухами. Помилки зчитування та інтерпретації сигналів зменшують швидкість і точність роботи нейрокомп'ютерних інтерфейсів (НКІ). У Стенфорді розроблена методика аналізу даних, що дозволяє знизити кількість таких помилок.
У нормі зв'язок між мозком і м'язами, що дозволяє виконувати різноманітну роботу, не вимагає ніяких усвідомлених зусиль. Але ряд неврологічних захворювань або травма спинного мозку ускладнюють або роблять неможливим управління цілими групами м'язів. Для допомоги таким пацієнтам створюються протези, керовані за допомогою НКІ. Ці пристрої знімають сигнал у відповідальних за рух регіонах мозку і генерують керуючі команди для пристроїв, наприклад, віртуальних клавіатур.
Але мозок влаштований складно. Дії і думки викликані роботою мільйонів нейронів - біологічних перемикачів, що створюють динамічну структуру.
Протези з управлінням за допомогою НКІ в даний час здатні реєструвати активність всього декількох сотень нейронів, але механізм повинен виконувати моторні команди, для яких мозок задіє мільйони нейронів. Тому будь-які похибки у вибірці - нейрони, які «вмикаються» занадто швидко або занадто повільно, - зменшують точність і швидкість роботи контрольованих клавіатур.
Міждисциплінарна команда під керівництвом професора Стенфорда Крішни Шеноя (Krishna Shenoy) розробила техніку, що збільшує точність роботи НКІ. Протез надзвичайно швидко аналізує сигнали доступної йому групи нейронів, порівнюючи їх з певними патернами активності головного мозку.
Раніше професор Шеной, вивчаючи мозок мавп, задався питанням: як нейрони синхронізують свої дії, щоб видати, врешті-решт, потрібний сигнал м'язам. Було виявлено істотну зміну активності частини нейронів у момент, що передує руху м'язів. Інші нейрони, навпаки, знизили свою активність, і сигнал м'язам про скорочення не надходив. У момент, коли це скорочення починалося, загальна активність нейронів різко змінювалася, причому змінювалася синхронно в обох ділянках мозку, що відповідають за рухи рук.
Математичний аналіз отриманих даних дозволив знайти сигнал, що допомагає обом ділянкам працювати спільно і злагоджено.
Нові знання про взаємодію клітин мозку лягли в основу математичних моделей розроблюваного НКІ.
Команда Шеноя протестувала НКІ, що дозволяє керувати курсором віртуальної клавіатури. Система розроблена для людей з паралічем і бічним аміотрофічним склерозом, вона дозволить паралізованій людині керувати електричним інвалідним візком за допомогою комп'ютера або планшета.
«Використання контрольованих мозком протезів призведе до істотного поліпшення якості життя інвалідів, - говорить Шеной. - Швидкість і точність, продемонстровані цим протезом, стали результатом багаторічних фундаментальних досліджень у галузі нейрології і застосування цих наукових відкриттів у комплексі з принципово новою розробкою математичних алгоритмів управління».