Исследуя объект, представленный в цифровом виде, с помощью искусственно созданного чувства осязания, пользователи описывали теплую шерсть мурлыкающей кошки, гладкую твердую поверхность дверного ключа и прохладную округлость яблока. Это исследование, проведенное в сотрудничестве между Питтом и Чикагским университетом, было опубликовано сегодня в журнале Nature Communications.

В отличие от предыдущих экспериментов, где искусственное прикосновение часто ощущалось как неясное жужжание или покалывание и не менялось от объекта к объекту, ученые предоставили пользователям BCI контроль над деталями электрической стимуляции, которая создает тактильные ощущения, вместо того, чтобы самим принимать эти решения. Это ключевое нововведение позволило участникам воссоздать ощущение осязания, которое казалось им интуитивно понятным.

"Прикосновение - важная часть невербальной социальной коммуникации; это ощущение, которое является личным и несет в себе много смысла", - сказала ведущий автор Сеси Вербааршот, доктор философии, доцент кафедры неврологической хирургии и биомедицинской инженерии в Юго-Западном университете Техаса и бывший научный сотрудник Pitt. Реабилитационные лаборатории нейронной инженерии. "Разработка собственных ощущений позволяет пользователям BCI сделать взаимодействие с объектами более реалистичным и осмысленным, что приближает нас к созданию нейропротеза, который приятен на ощупь и интуитивно понятен в использовании".

Интерфейс мозг-компьютер - это система, которая преобразует мозговую активность в сигналы, которые могли бы заменить, восстановить или улучшить функции организма, которые обычно контролируются мозгом, такие как движение мышц. ИМК также может быть использован для восстановления нарушенной обратной связи с организмом и восстановления утраченных ощущений путем прямой стимуляции мозга.

За последнее десятилетие исследований ученые из Питта помогли парализованному мужчине испытать ощущение прикосновения с помощью управляемой разумом роботизированной руки и показали, что это искусственное осязание делает движение роботизированной руки более эффективным. Тем не менее, эти тактильные ощущения были несовершенными и оставались одинаковыми у объектов с разной текстурой или температурой: пожатие чьей-то руки ощущалось так же, как поднятие твердого камня.

Теперь исследователи приблизились к своей цели - созданию интуитивного осязания.

В новом исследовании пользователи BCI смогли создать различные тактильные ощущения для различных объектов, отображаемых на экране компьютера, и могли угадать объект только по ощущениям, хотя и несовершенно.

Поиск идеального прикосновения напоминал игру в "горячее и холодное" в темной комнате с бесконечными тактильными ощущениями. Ученые попросили участников исследования, все из которых потеряли чувствительность в руках из-за травмы спинного мозга, найти комбинацию параметров стимуляции, которая была бы похожа на поглаживание кошки или прикосновение к яблоку, ключу, полотенцу или тосту - во время изучения объекта, представленного им в цифровом виде.

Все три участника исследования описывали объекты богатыми и яркими терминами, которые имели логический смысл, но также были уникальными и субъективными: для одного участника кошка казалась теплой и "ласковой", для другого - гладкой и шелковистой.

Когда изображение было удалено и участникам пришлось полагаться только на стимуляцию, они смогли правильно идентифицировать один из пяти объектов в 35% случаев: лучше, чем случайно, но далеко не идеально.

"Мы разработали это исследование для полета на Луну и вывели его на орбиту", - сказал старший автор исследования Роберт Гонт, доктор философии, доцент кафедры физической медицины и реабилитации в Питтском университете. "Перед участниками стояла действительно трудная задача различать объекты только по тактильным ощущениям, и они довольно успешно справились с ней. Даже когда они допускали ошибки, эти ошибки были предсказуемы: труднее отличить кошку от полотенца, поскольку и то, и другое мягкое, но они с меньшей вероятностью могли спутать кошку с ключом".

Исследование представляет собой важный шаг на пути к созданию точного ощущения прикосновения к парализованной руке человека и созданию искусственной конечности, которая органично интегрируется в уникальный сенсорный мир человека.

Другими авторами этого исследования являются Ваагн Карапетян, доктор медицинских наук, и Майкл Бонингер, доктор медицинских наук, оба из Питта; Чарльз Гринспон, доктор философии, и Слиман Бенсмайя, доктор философии, оба из Чикагского университета; и Беттина Зоргер, доктор философии, из Маастрихтского университета.