Новый нейроинтерфейс Йельского университета учит управлять аватаром менее чем за час, уважая естественную «проводку» мозга

Ключевой результат: от часов разочарования к освоению за час

Результаты оказались поразительными. Участники, использовавшие согласованный с геометрией мозга ИМК, научились управлять аватаром в видеоигре менее чем за час. Это резко контрастирует с более ранними ИМК на основе фМРТ в реальном времени, которые часто требовали до 10 продолжительных тренировок на человека. Более того, в тех старых системах примерно треть пользователей так и не могли достичь стабильного контроля .

Новый подход фактически устранил проблему «необучаемых», доказав, что быстрый и универсальный контроль ИМК возможен, если интерфейс уважает естественную структуру мозга .

Методология: фМРТ в реальном времени и зрительная кора

Команда использовала функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для предоставления нейрообратной связи в реальном времени, сфокусировавшись конкретно на зрительной коре головного мозга. Участники учились модулировать активность в этой области по направлениям, определенным алгоритмом изучения многообразий. Такой целевой подход отличается от тренировки произвольных областей или паттернов мозга, привязывая ИМК к конкретной, хорошо изученной нейронной системе .

Что происходит, когда принцип нарушается

Исследование не просто доказало, что работает, — оно также показало, что гарантированно ведет к провалу. Когда ИМК был намеренно спроектирован так, чтобы работать против естественной геометрии мозга, — от участников требовали модулировать активность в направлениях, плохо согласованных с внутренней нейронной структурой, — обучение застопорилось. Пользователи почти не демонстрировали улучшений, что в точности воспроизвело неутешительные результаты предыдущих конструкций ИМК .

Эта находка — больше, чем просто техническая ремарка. Она дает причинное объяснение тому, почему более ранние неинвазивные ИМК часто работали плохо. Барьером никогда не было лишь качество сигнала или старание пользователя — барьером было фундаментальное несоответствие между дизайном интерфейса и рабочей архитектурой мозга.

Команда, стоящая за исследованием

Исследование стало результатом междисциплинарных усилий в Йеле. Эрика Буш, недавно получившая степень PhD, была первым автором работы. Ответственные авторы — Смита Кришнасвами (Smita Krishnaswamy) с факультетов генетики и компьютерных наук Йеля и Николас Тёрк-Браун (Nicholas Turk-Browne) с факультета психологии. Среди других авторов — Э. Чандра Финке и Гийом Лажуа (Guillaume Lajoie) .

Более широкие перспективы для медицины, игр и за их пределами

Значение открытия выходит далеко за рамки видеоигр. Авторы утверждают, что любая нейротехнология, предназначенная для взаимодействия с мозгом — помогает ли она людям с двигательными или коммуникативными расстройствами, разрабатывается ли для лечения депрессии или тревожности, или создается для потребительских устройств следующего поколения — будет более эффективной, если она построена вокруг естественной геометрии мозга. Исследование закладывает основу для того, чтобы сделать эти вмешательства более быстрыми, действенными и доступными .

Эта человеко-ориентированная, согласованная с геометрией мозга философия дизайна может стать поворотным моментом. Как было замечено в одной из статей об этом исследовании, скоро для традиционного игрового контроллера может наступить «game over» — не из-за какого-то одного устройства, а благодаря более умному способу слушать мозг .