Ученые НИУ ВШЭ разработали инновационную модель для декодирования движений пальцев, которая будет использоваться в новом поколении протезов кисти. Эта модель позволит не только брать предметы, но и жестикулировать, используя движения каждого пальца.
Анна Макарова, стажер-исследователь Центра биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ, рассказала, что существующие протезы для людей, которые потеряли конечности или родились без них, далеки от идеала. Большинство современных биоэлектрических протезов кисти имеют примитивную систему управления, основанную на использовании только двух крупных мышц на предплечье.
Механизм протеза преобразует электрические сигналы, которые возникают при напряжении и расслаблении мышц, в команды, представленные двоичным кодом. Однако, для того чтобы использовать протез, человек должен научиться программировать его, что не всегда интуитивно понятно. Таким образом, протез может выполнять от одного до десяти различных схватов, но движения каждого отдельного пальца на данный момент не используются.
Для создания протеза нового поколения было необходимо изучить возможность восстановления точных движений пальцев на основе активности мышц. Ученые разработали модель декодирования движений пальцев и оптимизировали ее гиперпараметры, чтобы достичь наилучшей точности декодирования.
Для записи электромиографической активности был использован беспроводной 8-канальный браслет и шлем виртуальной реальности. В эксперименте испытуемым предлагались симметричные движения двумя руками, что позволяло получать данные о движениях пальцев в случае ампутации.
Точность модели, примененной к данным испытуемого с врожденным отсутствием кисти, составила 50%, а к данным испытуемого, пережившего ампутацию во взрослом возрасте, – 71%.