Робот поможет детям с риском развития ДЦП

В Университете Оклахомы (University of Oklahoma) биоинженеры и физиотерапевты сейчас разрабатывают устройство, которое поможет детям с подозрением на ДЦП развивать моторные и когнитивные навыки. Пилотный проект прошел успешно, и теперь ученые начинают следующие испытания, в которых будут участвовать 56 детей в возрасте от 4 до 8 месяцев.

Аппарат под названием SIPPC (Self-Initiated Prone Progression Crawler, самоходный лежачий ползунок, произносится «СИПСИ») состоит из мягкой лежанки, куда на живот кладется ребенок. Движения малыша фиксируют 12 датчиков, отсылающих свои показания компьютеру 50 раз в секунду, а также множество камер, постоянно фиксирующих положение каждой конечности ребенка. С помощью всей этой техники движения ребенка воссоздаются на мониторе, и при необходимости можно посмотреть, в какой позе находился ребенок, как были расположены его руки и ноги в определенный момент времени. Сама лежанка закреплена на трех колесах, а на ребенка надевается подобие комбинезона из ремней, на которых тоже есть датчики. Пилотные испытания более ранних версий устройства показали, что дети, одетые в ременной «комбинезон», чаще запускали робота-помощника, у них регистрировалось большее количество движений конечностей. На голове маленького испытателя закрепляется шлем с большим количеством электродов. Когда малыш делает движение, компьютер запускает алгоритм, анализирующий его действия, после чего робот помогает ребенку закончить начатое, прилагая дополнительное усилие, направленное в нужную сторону.

Например, если маленькая девочка пытается оттолкнуться ногой, чтобы продвинуться вперед и достать до игрушки, то компьютер обсчитывает ее движение и дополняет его необходимым импульсом, в результате чего она сможет проползти несколько сантиметров. Положительная обратная связь дает ребенку стимул пробовать двигаться и дальше, что полезно не только для развития моторных навыков, но и для когнитивной функции, тесно с ними связанной.

История SIPPC началась еще в начале 2000-х, когда Туби Колоб (Thubi Kolobe) из Университета Иллинойса (University of Illinois) разработала двигательный тест, который показывал, у каких детей может развиться ДЦП или другие нарушения двигательных функций. На основе этого теста она обнаружила, что существует критический срок, в течение которого помощь таким детям может быть особенно полезной — это возраст от 2 до 8 месяцев, когда они начинают активно двигаться, познавая мир вокруг себя. Способность перемещаться в пространстве крайне важна не только для развития моторных навыков, но и для развития мозга, так как во время движения в мозге создаются новые необходимые связи. Процесс перемещения — это обучение, основанное на вознаграждениях. Если у детей длительное время не получается передвинуть свое тело в пространстве, они в какой-то момент перестают это делать, и нужные связи в их мозге не образуются.

В 2003 году Туби Колоб перешла работать в Университет Оклахомы, где объединила свои усилия с инженерами Эндрю Фэггом (Andrew Fagg), Дэвидом Миллером (David Miller) и Ли Дингом (Lei Ding). Вместе они создали устройство, которое помогает детям из зоны риска исследовать окружающий мир и получать положительную обратную связь, развивающую их моторные и когнитивные навыки. SIPPC — это уже третья версия аппарата, и она готова к клиническим испытаниям, которые продлятся около 6-9 месяцев. После этого ученые соберут данные воедино — это будет довольно сложно, так как каждая сессия «весит» около 10 гигабайт, а сессий уже около тысячи. Кроме того, будет отдельно анализироваться информация, которая поступает от головного убора с электродами — эти измерения, возможно, прольют свет на то, меняется ли что-то в мозге ребенка, когда он начинает двигаться.

Эндрю Фэгг прокомментировал, что даже сейчас родители участвовавших в испытаниях детей уже обращаются к инженерам с просьбой приобрести устройство для домашнего использования, однако, по его словам, пока об этом говорить рано. «Сперва наука», — сказал исследователь.