Молодой ученый из Якутии разрабатывает нейропротез руки

Молодой ученый из Якутии разрабатывает нейропротез руки

Молодой ученый Иван Попов второй год работает над созданием нейроинтерфейса для управления протезом руки. 

Иван учится на шестом курсе медицинского института СВФУ. В следующем году он планирует представить рабочий прототип протеза. Если стоимость зарубежных аналогов колеблется в районе двух-трех миллионов рублей, то протезы, созданные якутянином, будут стоить около 200 тысяч рублей. 

Студент-медик начал работу над своим проектом в 2015 году. Тогда многие посчитали его идею чуть ли не фантастической. В республиканских газетах писали, что протез руки, разрабатываемый Поповым, будет «управляться силой мысли». «Это нельзя назвать «чтением мыслей», как писали СМИ. Если объяснить научным языком, имеется в виду запись нейронной активности с помощью электроэнцефалографа», — поясняет исследователь. 

Интерфейс мозг–компьютер (ИМК) — одна из самых перспективных и многообещающих технологий в лечении неврологических заболеваний и травм, объясняет ученый. Эта технология позволяет установить связь между неповрежденными участками мозга и протезами рук или ног, инвалидными креслами и даже искусственными органами чувств. 

— Эта идея появилась благодаря местному исследователю и изобретателю Айысхаану Алексееву. Он — биофизик и робототехник, раньше был заведующим лабораторией в ФТИ, сейчас работает в технопарке в Октемцах. Встретились с ним два года назад на одной конференции. Я в то время увлекся нейрофизиологией, биофизикой, поэтому мы легко нашли общий язык и решили вместе поработать над созданием протеза руки. 

Выходит, это ваш совместный проект?

— Мы начинали вместе, но позже Айысхаан полностью переключился на свой проект «умного дома» RoboHouse. Довольно долго я пытался найти единомышленников, чтобы собрать команду, но в итоге решил, что буду заниматься проектом по большей части самостоятельно. Есть договоренность с инженерами реабилитационного центра — они будут работать со мной над внешним видом протеза.  

На каком вы сейчас этапе?

— Сейчас моя главная задача — создать электронную начинку протеза, если точнее — его нейроинтерфейс. 

Изначально планировалось, что мы создадим протез кисти, но, как оказалось, намного более востребованы пальцевые протезы. В Якутии очень много случаев обморожений пальцев, а нормальных протезов для них в России нет. Поэтому проект, скорее всего, придется изменить — переключимся на пальцевые протезы.

Как будет работать разрабатываемый вами протез? 

— Протезы бывают косметическими, механическими. Создаваемый нами протез относится к протезам с миографическим управлением. Нейроинтерфейс такого протеза создает, если говорить простыми словами, связь между мозгом и устройством.

Чаще всего для регистрации сигналов используется переносной электроэнцефалограф, но мы решили отказаться от его использования — из-за нечеткости регистрируемых сигналов: это затрудняет выявление паттернов движения. К тому же никто не согласился бы ходить каждый день с таким устройством на голове и постоянно смачивать электроды.

Что будете использовать вместо энцефалографа?

— Электромиографические браслеты, которые будут встроены в протезы на уровня запястья. Они будут считывать сокращения мышц. Во-первых, они не уступают по функциональности ЭЭГ, во-вторых, они более четко и точно считывают сигналы, без лишнего шума. Кроме того, в браслете будут использоваться активные электроды, которые не нужно постоянно мочить, в отличие от энцефалографа.

На зарубежном рынке довольно много бионических протезов рук. В чем преимущество вашей разработки?

— Изначальной целью было сделать хороший нейропротез по доступной цене, который бы не уступал по функциональности зарубежным аналогам. Американские протезы стоят порядка трех миллионов рублей, а стоимость нашего будет около 200 тысяч рублей.

Вы советовались с людьми, которые нуждаются в таких протезах, чтобы понять: какие им функции в первую очередь нужны, как им будет удобнее?

— Я встречался с работниками реабилитационного центра и несколькими пациентами. Сейчас большинству людей, которым ампутировали руку, выдают по страховке косметические протезы, с помощью которых нельзя ничего сделать. Механические протезы лучше, но и у них функционал сильно ограничен. Мы хотим, чтобы как можно больше нуждающихся людей могли позволить себе высокофункциональные нейропротезы по доступной цене. В идеале хотелось бы сотрудничать с государственными учреждениями, чтобы стоимость протезов покрывалась страховкой.

А каков функционал протеза? Что можно будет делать с его помощью?

— Мы рассчитываем на 15 степеней свободы руки. Человек сможет с помощью протеза взять стакан, ручку, открыть дверь и многое другое. Как я говорил, мы планируем еще разработать пальцевые протезы. Человек с их помощью сможет писать, хватать небольшие предметы — то есть будет восстановлена мелкая моторика.

Будет ли человек чувствовать холод, тепло?

— Да, в наши планы входило разработать систему обратной связи — восстановить тактильную чувствительность. Но до весны вряд ли получится успеть всё, придется это отложить. 

Из какого материала будет сделан протез? 

— Протез будет сделан на основе косметического, чтобы он выглядел максимально естественно, как настоящая рука. Будем подбирать морозостойкие материалы, способные выдержать 50-градусный мороз. Это достаточно проблематично, потому что далеко не каждый материал может стабильно и хорошо работать при таких низких температурах. А делать протез, с которым нельзя выходить на улицу зимой, было бы бессмысленно.

Когда мы сможем увидеть образец нейропротеза?

— Планирую представить рабочий прототип весной 2018 года. Как только будет готов прототип, можно будет проводить на нем испытания, дорабатывать его. Промышленный прототип будет готов ориентировочно в 2019 году.

«Представляешь, как двигаешь утраченной рукой»

Если всё получится, где будут производиться протезы? Заключите договор с иногородними заводами или попробуете организовать цех в Якутске?

— У нас два варианта: либо работать на базе технопарка, либо создать небольшой производственный цех здесь. Но это в будущем, сначала нужно доделать рабочий прототип.

Чтобы управлять протезом, человек будет представлять, как он совершает определенное движение? Как это будет работать? 

— Чтобы пациенты могли эффективно управлять нейропротезами, существует целая система реабилитации. Самое простое — представлять, как ты двигаешь утраченной рукой. Важно сохранить нейронные связи, которые отвечают за движения ампутированной конечности. 

Будет ли иметь принципиальное значение, как давно человеку ампутировали кисть, пальцы? 

— Если человеку давно ампутировали руку, нейроны в головном мозге, которые отвечали за определенные движения этой руки, перестраиваются и начинают отвечать за что-то другое. Но благодаря нейропластичности человеческий мозг может перестроиться — на это и рассчитывают создатели нейропротезов. 

Из каких источников сейчас финансируется ваш проект?

— На начальный этап проекта хватило гранта конкурса «Умник» — 400 тысяч рублей. В этом году также выиграл грант главы Якутии — 260 тысяч рублей. К сожалению, этой суммы недостаточно — всё ушло на расходники, командировку. Изначально мы планировали, что для открытия предприятия, создания рабочих мест требуется около 20 миллионов рублей. С таким финансированием можно было бы создать инновационные протезы, которые были бы конкурентоспособными даже на зарубежном рынке.

Разработкой интерфейса «мозг-компьютер» занимаются в научных институтах в Москве, Санкт-Петербурге. Вы не консультировались с учеными, которые занимаются этой темой? 

— Встречался с московскими преподавателями и исследователями, которые занимаются созданием протезов. У всех одни и те же проблемы — как в техническом плане, так и с финансированием. 

При желании любой человек может приобрести специальные модули и напечатать пластиковый протез на 3D-принтере. Но такой протез не будет морозостойким и сломается при первом же падении. Мы ставим целью создать протез именно промышленного образца — качественный и морозостойкий.

Июнь 2017 года. Попов был тьютором для школьников в проекте 
International Research School. Студент с коллегой из Сербии показывал подросткам, как можно создать нейропротез с нуля: начиная с написания кода и заканчивая разработкой механики. Одно из устройств протестировали на первом президенте республики Михаиле Николаеве.

Вы несколько лет назад участвовали с этим проектом в конкурсе «Идея на миллион». Кто-то из жюри тогда сказал, что ваша идея кажется чем-то из области фантастики. 

— Если утверждать, что протез управляется «силой мысли», люди, конечно, могут всё понять неверно. Этот проект более чем реален, даже в условиях Якутии. За шесть лет Якутск довольно хорошо развился, появилось много площадок, где можно заниматься наукой и изобретательской деятельностью.

Некоторые могут подумать, что такие проекты невозможно реализовать, из-за незнания, насколько сильно развились технологии в последние годы. Исследования в этой области ведутся уже не первый год. 

Другое перспективное направление — реабилитация больных с неврологическими и костно-мышечными заболеваниями с помощью специальных медицинских экзоскелетов. Они успешно применяются за рубежом, мы бы хотели создать их более доступный аналог. Сейчас средняя стоимость медицинского экзоскелета — около 60-70 тысяч долларов, для небольших бюджетных учреждений это непосильная сумма.

Как такие экзоскелеты могут помочь восстановиться людям, которые перенесли, скажем, инсульт?

— После инсульта многие пациенты заново учатся ходить, это требует длительного времени. Но в условиях стационара нет возможности держать пациента долго. Экзоскелет мог бы ускорить процесс реабилитации таких больных. 

Иван получил грант главы Якутии, присуждаемый молодым ученым и отличившимся студентам.

Не было мыслей переехать в другой город?

— Можно было бы, конечно, поработать в других городах или за рубежом, но я уверен, что в итоге все равно вернулся бы в Якутск. Хотелось бы развить местную науку. 

После окончания университета будете работать врачом или уйдете в науку? 

— Знакомые знают, что я не хочу быть просто врачом, и удивляются, почему я поступил в  мединститут. Я выбрал медицинский, потому что еще со школы мне была интересна физиология, как наука об устройстве человеческого организма. В ближайшем будущем вижу себя либо нейрофизиологом, либо специалистом в области робототехники или медицинской кибернетики. 

Как получилось, что вас больше привлекают междисциплинарные науки?

— Нейропротезы, медицинские экзоскелеты — это синергетические проекты, которыми невозможно заниматься, если ты специалист только в одной области. Сейчас работа в междисциплинарных направлениях — требование времени. Специалист, будучи лишь медиком, не сможет создать что-то принципиально новое. Для этого ему нужно либо учиться, либо привлекать экспертов из других сфер. 

Нашли ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter
Лучший комментарий
Alex_Suvin
Вот кого в MIT надо было отправить учиться а не всяких приблатненных чинуш.
Комментарии 64
  • BLACKIE 01.11.2017, 10:07
    Удачи!
  • Alex_Suvin 01.11.2017, 10:08
    Вот кого в MIT надо было отправить учиться а не всяких приблатненных чинуш.
  • autopro 01.11.2017, 10:09
    Красава! еще и патриот своей родины. Удачи в развитии проекта!
  • Destik 01.11.2017, 10:09
    Это вам не листики березы рассматривать
  • 9gramm 01.11.2017, 10:09
    как приятно читать и знать, что у местной науки есть хороший потенциал. Возможно через несколько лет будет больше таких ребят. Вот Кванториум открыли, теперь ждем результаты
  • Kongo 01.11.2017, 10:10
    молодец удачи
  • balbaax 01.11.2017, 10:10
    Видно, что умный малый, удачи!

    Нейронные сети, искусственный интеллект стали ставить в обычные смартфоны
  • Red_Eye 01.11.2017, 10:12
    Ему бы стоило уехать на Запад и там накапливать опыт, все таки там в этом плане далеко ушли. Здесь ни финансирования, ни снабжения техникой не получишь. Зато депутаты выделяют миллионы на банкет какого то Съезда депутатов...
  • Petr-1 01.11.2017, 10:14
    Респект...
  • Агамемнон 01.11.2017, 10:15
    Да хоть что пусть рассматривают, а то молодежь в основной массе рассматривает экран смартфона
  • jokermanykt 01.11.2017, 10:15
    Молодец! Надо гордиться таким якутянином!!!
  • жжххжж жжххжж 01.11.2017, 10:19
    Реклама от гугл
    Сколько заплатили?
    Щас все захотят утечь в гугл
  • SES 01.11.2017, 10:21
    Молодец Иван!!!! Успехов тебе!!!!
  • Asd84 Ахмадчай 01.11.2017, 10:22
    Приятно читать, по больше бы таких людей )
  • nikitina.05061987 01.11.2017, 10:22
    Молодец, так держать, респект
  • flagman83 01.11.2017, 10:24
    Как и любому такому проекту, нужны инвесторы. Идея неплоха, и если будет востребована, можно на ее базе развить смежные идеи.
  • Был в пендосии значит агент госдепа. Да вата?
  • Nejdanov 01.11.2017, 10:25
    Молодец, желаю дальнейших успехов :) Побольше таких новостей с утра, настроение поднимать )
  • bu_da 01.11.2017, 10:26
    Даже Путин удивлен - за такими людьми светлое будущее!...)
  • рубин 01.11.2017, 10:29
    Ждем хороших результатов. Удачи!
  • Баатам 01.11.2017, 10:31
    Молодец!!! Достигай своих поставленных целей!
  • vasya_zzz 1 1 01.11.2017, 10:32
    7-ое фото улыбнуло))) рассказывают про протез, а девушка смотрит не туда)))
  • tohsqolb 01.11.2017, 10:36
    Даже у Путина, лицо "нотбэд"
  • КэрэКыыс88 01.11.2017, 10:37
    Уважаемый Иван Попов, если вы читаете эту статью, напишите пожалуйста, у мужа нет четырех пальцев, мы молодая семья. Заинтересовала идея пальцевых протезов и браслетов. Будем рады помочь в аппробации
  • Сова2015 01.11.2017, 10:39
    Вот таких надо спонсировать, отправлять на учебу за границу!
    А у нас только своих приближенных стараются продвинуть, у которых может быть только одна извилина.
    Успехов парню, скорей всего закончит и уедет
  • Kurmark 01.11.2017, 10:43
    Такие люди - и есть будущее Якутии. Правительству стоило бы вкладывать в них, а не всякие делегации, китайцев и дорогущие ысыахи
  • dsm-09 01.11.2017, 10:43
    Молодец, Иван! Желаю дальнейших успехов!
  • Robinso26 01.11.2017, 10:48
    с деньгами можно хоть попугая научить чунга чанге.
    а так успехов
    хотя ясно что не вернется в этот мухосранск, так чешет типа вернусь якутск будет как нью иорк итд.треп чисто
  • s-way 01.11.2017, 10:52
    Молодец! Нет слов, насколько продвинутый и умный человек! При наличии адекватного финансирования перспективы огромные у подобных проектов. И следует заметить, без ущерба для экологии. Лучше бы поддерживали таких людей, чем толстосумов в лице ятэк
  • СпанчБоб_якт 01.11.2017, 10:58
    какой классный))))
  • albertport Альберт Портнягин 01.11.2017, 10:59
    На самом деле мне кажется это более бизнес или пиар проект (СВФУ имеется в виду, а не студента), эти технологии широко известны и изучены, конечно остались еще белые пятна, но их можно рассматривать как штрихи, типа региональных или климатических особенностей, если смотреть в мировом масштабе. Тем не менее применение нейтрокибернетики это сугубо индивидуальный процесс и тут с точки зрения науки углубляться надо в разбор трудных случаев, когда существующие методики и технологии мало эффективны, а не придумывать в шестой раз велосипед и кичится этим. Тем более что еще в 2015 году действующий якутский прототип нейропротеза представил Василий Илларионов, причем напечатанный на 3Д принтере собственной сборки.
  • Zavmir 01.11.2017, 11:06
    Нужно больше таких новостей, это способствовало бы популяризации науки.
  • Романыч 01.11.2017, 11:06
    Круто! Есть прогресс. Вот плохо, что разделили науку и инновации между Минобрнауки и Мининвестразвития. Венчурной компании "Якутия" на заметку - проект перспективный, надо поддержать.
  • jage Евгений Г 01.11.2017, 11:06
    капитальный красавчик! верю, что у него все получится!
  • MegaM Mega M 01.11.2017, 11:10
    дайте парню денег
  • saygon08 01.11.2017, 11:18
    выгодное вложение при успехи прибыль очевидна, господа бизнесмены вставайте в очередь
  • Aleksandr_sham1 01.11.2017, 11:22
    Ему нужно 20 млн рублей. Если мне не изменяет память, то республика столько тратит на подготовку одного спортсмена, так что сумма думаю подъёмная. Нельзя пренебрегать такими людьми
  • svarog 01.11.2017, 11:40
    20 миллионов для венчурной компании Якутия копейки. Почему не поддерживают? Поддерживают каких то непонятных *****
  • NorthFace 01.11.2017, 11:41
    Вот кому надо из бюджета деньги выделять! а не всяким бесполезным поездкам за границу. Красава! желаю успехов!
  • PDD 01.11.2017, 11:50
    вот неслучайныйчеловек говорит, что
  • Dar_nebes Игорь Трошин 01.11.2017, 11:52
    Молодец парень, хорошее дело поднимает. "На начальный этап проекта хватило гранта конкурса «Умник» — 400 тысяч рублей. В этом году также выиграл грант главы Якутии — 260 тысяч рублей... За шесть лет Якутск довольно хорошо развился, появилось много площадок, где можно заниматься наукой и изобретательской деятельностью." - критиканы конечно не заметили эту информацию и продолжат возмущаться айти парком, инвестициями в продвинутые технологии, венчурной компанией, резидентами технопарка, не понимая, что эти институты развития и площадки помогают в том числе и нужнейшим для людей научным и техническим разработкам.
  • PDD 01.11.2017, 11:52
    вот неслучайный человек говорит, что "за шесть лет Якутск довольно хорошо развился, появилось много площадок, где можно заниматься наукой и изобретательской деятельностью", и не собирается уезжать, это есть результат, какой никакой а уже возникает собственная экосистема.
  • Албан2015 01.11.2017, 12:20
    а ведь мы могли бы стать инвесторами, народ имею ввиду. Сложились и собрали сумму, а потом дивиденты или дальнейшее инвестирование.
  • Субэтаай 01.11.2017, 12:37
    20 млн это четверть декларированного годового дохода виктора федерова :)) а наши ему не выделят эти средства.
    И пригласят его на запад, дадут дом машину, зп чтоб на все хватало и скажут разрабатывай дальше. И кстати гражданство, чтоб в конце было так что открытие сделал коренной житель
  • skl 01.11.2017, 12:50
    А код кто пишет? Мозгом протеза какой процессор будет? Или готовые микрокомпьютеры поставите? Аккумулятор какой?? Комплектующие китайские?
  • Darkhanykt 01.11.2017, 12:50
    НЕ Асилил текст и даже коменты не прочитал, только заголовок и фотку :) ну мне кажется парень МОЛОДЕЦ так держать!
  • skl 01.11.2017, 12:54
    Здесь главное код написать (чтоб повторить мировой протез), все остальное почти в данный момент существует в мире.
  • skl 01.11.2017, 12:54
    И собрать как конструктор
  • Хочокыыьа 01.11.2017, 12:54
    А он чей? В смысле улус какой представляет по предкам
  • vizza 01.11.2017, 13:08
    Вместо тустукистов, его спонсируйте
  • Aleksandr_Hleb xsc csds 01.11.2017, 13:14
    Ему надо на запад. Здесь загниет
  • FrightNight 01.11.2017, 13:15
    Красавец, удачи!
  • jem777 01.11.2017, 13:20
    Alex_Suvin, +1000000!
  • 353738 ларченко анастасия 01.11.2017, 13:33
    Парень молодец ,но потом уедет за границу и правильно сделает здесь ему не дадут реализоватся. А там и деньги и техническую базу дадут,а мы так и будем стоять на последнем месте по науке . Потому что у нас денег нет но вы держитесь.
  • pikach 01.11.2017, 13:46
    Лучше бы ему деньги дали, а не спонсировали всяких светских тусовщиков поездкой в Сочи...
  • daush 01.11.2017, 17:37
    молодец! успехов тебе!
  • 2355 01.11.2017, 18:57
    Молодец... ! Только давайте он сначала сделает, а потом уж пишите и прославляйте!
  • ChuluuBuoyun 01.11.2017, 19:19
    Парень конечно молодец, но пока что это только идея и не более. В сша таких подобных идей дофига и больше. Был бы рабочий прототип уже давно бы проинвестировали люди
  • Mr_Hanz kittykat97 01.11.2017, 20:10
    Албан2015, отличная идея, но вот как донести это до людей? Сейчас же всякие везде финансовые пирамиды, не поверят этому
  • Jocke SS KOT 01.11.2017, 20:45
    я в этом деле неразбираюсь но почему нельзя пришить руку от трупа?
  • Rulfo 01.11.2017, 23:10
    Пиар ход, по большому счету. Свои кровные проинвестируйте сначала, раз хотите, чтобы бюджетные деньги тратить.
  • 250704 01.11.2017, 23:57
    Поживем увидим,удачи.
  • mikhey fktrcfylh vb[ttd 02.11.2017, 10:13
    Напиши номер счета парень! Поможем чем сможем. Дело нужное и полезное.
  • Neurosurgeon 02.11.2017, 11:19
    В мире бурно развивается направление в протезостроении совмещенное с деятельностью нервной системы человека. Без больших денег и научно-технических ресурсов будет чрезвычайно сложно что-либо сделать нечто похожее на зарубежные аналоги. Тем более одному человеку. Гранты грантами. Их даже на командировки не хватит. Что ж, поживем увидим... Во всяком случае, можно сохранять осторожный оптимизм.
Обратная связь