![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Цифровой мост между головным и спинным мозгом позволил пациенту с травмой позвоночника преодолеть лестницу (смотрите видео) |
|
МЕНЮ Главная страница Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту Архив новостей ТЕМЫ Новости ИИ Голосовой помощник Разработка ИИГородские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Искусственный интеллект Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Нейронные сети начинающим Психология ИИ Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Творчество ИИ Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2023-05-25 14:00 ![]() ![]() Речь идёт о нейроинтерфейсе «мозг-позвоночник» Мужчина смог ходить по лестнице, опираясь на брусья, и ходить по пандусам - опираясь на "ходунки" с колёсами Нейроинтерфейс, соединяющий спинной и головной мозг, позволил пациенту с повреждением спинного мозга лучше ходить — сначала со стимуляцией, а потом и без нее. Для создания такого цифрового моста исследователи и врачи из Швейцарии с коллегами из Великобритании, США и Франции объединили электростимуляцию спинного мозга и расшифровку сигналов головного мозга. О результатах они рассказали в журнале Nature. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06094-5 Чтобы мы могли ходить, нейроны в пояснично-крестцовом отделе спинного мозга должны обмениваться сигналами с нейронами головного мозга. Повреждение спинного мозга выше этого отдела может нарушить эту связь — тогда команды из головного мозга до мышц ног доходить не будут, и возникнет паралич. Уже несколько лет ученые с помощью эпидуральной электростимуляции спинного мозга пытаются ставить парализованных на ноги. Команда швейцарских исследователей начинала с крыс, продолжила (https://nplus1.ru/news/2016/11/10/implants ). макаками, а после успешных экспериментов перешла на людей. (Ранее об этом коллективе сообщалось: Коллектив нейробиологов, инженеров и нейрохирургов из Швейцарии добился того, что парализованные пациенты начали ходить, плавать, и даже ездить на велосипеде https://vk.com/wall-198541633_96 ). Принцип такой: электроды помещают между позвоночником и спинным мозгом и с их помощью стимулируют нужные нервные окончания (https://nplus1.ru/news/2022/11/10/electrostimulation-subpopulation ) — то есть имитируют сигналы, которые должны поступать из головного мозга. Такая стимуляция позволяла прежде парализованным людям стоять, двигать ногами, ходить, ездить на велосипеде и заниматься греблей. (https://nplus1.ru/news/2017/10/27/motor-recovery , https://nplus1.ru/news/2018/09/24/EES-walk , https://nplus1.ru/news/2022/02/07/paralysis-walk ). Однако обычно пациентам с имплантированными в позвоночник электродами приходится носить еще и датчики движения. Эти датчики отслеживают движения мышц и помогают выбирать сигнал, который следует послать в спинной мозг дальше. Это не слишком похоже на естественный контроль движения, а ходить пациенты могут (если вообще могут) только с опорой и только по беговой дорожке или ровным поверхностям. Теперь нейробиолог Грегуар Куртин (Gr?goire Courtine) из Федеральной политехнической школы Лозанны и его коллеги создали цифровой мост, соединяющий головной мозг со спинным, и таким образом заместили нервные пути, которые были повреждены. Устройство испытали на мужчине 38 лет, который десять лет назад упал с велосипеда и получил неполную травму спинного мозга и перестал ходить. Несколько лет назад пациент уже участвовал в клиническом испытании: это была пятимесячная программа нейрореабилитации, основанная на все той же эпидуральной стимуляции спинного мозга. Тогда стимуляция помогла ему снова начать ходить — с помощью ходунков с колесом. https://www.nature.com/articles/s41586-018-0649-2 Также удалось восстановить частичную подвижность без стимуляции. Еще три года мужчина применял стимуляцию дома, но ходить он мог только по плоским поверхностям, и ему было трудно останавливаться и снова начинать движение. Подниматься и спускаться по пандусам или лестницам он не мог. Тогда он решил поучаствовать в новом исследовании. Сначала ученые выяснили, какие именно области коры мозга пациента больше всего вовлечены в попытки двигать ногами — это нужно было, чтобы понять, где размещать имплантаты, которые будут считывать сигналы. Имплантаты — это 2 титановых круглых корпуса диаметром 5 сантиметров, внутри которых сетка из 64 электродов. Врачи встроили их в череп пациента, присоединив электроды к твердой мозговой оболочке левого и правого полушария. Записанные сигналы мозга ловила антенна на внешней гарнитуре (ее пациент носил в рюкзаке за спиной) и передавала их в режиме реального времени на процессор — тот на основе этих сигналов прогнозировал двигательные намерения. Затем эти двигательные намерения преобразовывались в новые сигналы, которые обрабатывал тот же процессор. Дальше команды поступали на генератор импульсов ACTIVA RC, который имплантировали под кожу на животе пациента. Генератор передавал электрические импульсы на корешки спинного мозга с помощью матрицы из 16 электродов на имплантированном лопастном проводе Specify 5-6-5. Эти электроды остались в спинном мозгу пациента еще со времен прошлого исследования. После завершения всех операций исследователи настроили устройство: сначала они просили пациента попытаться посгибать ноги в тазобедренном суставе, в коленях и в голеностопе, и отслеживали сигналы с моторной коры. Так они выяснили, какие именно электроды считывают каждый двигательный импульс. Затем они настраивали частоту и амплитуду стимуляции спинного мозга так, чтобы нужные сигналы приводили к сокращению и расслаблению нужных групп мышц. Объединял все это алгоритм: одна модель вычисляла вероятность намерения согнуть или разогнуть конкретный сустав, а вторая предсказывала амплитуду и направление предполагаемого движения. С помощью этого алгоритма контроллер регулировал амплитуду стимулов, которые направлялись в спинной мозг. Мужчина прошел 40 сеансов нейрореабилитации — у него улучшилось сгибание ног и он смог ходить с костылями с работающим устройством. Он останавливался, стоял, снова начинал идти. Двигать ногами и стоять самостоятельно он мог и раньше, но анализ показал, что держать баланс с устройством ему было даже легче. И, по его собственным ощущениям, мост позволял ему контролировать движения лучше, чем простая эпидуральная стимуляция. Кроме того, система позволила мужчине ходить по лестницам и неровной поверхности — то, чего раньше он не мог. Интерфейс работал очень стабильно, и в конце концов пациент смог начать ходить со стимуляцией даже дома, без присмотра врачей. Даже спустя год сигналы не стали менее точными. Впоследствии пациент смог самостоятельно с костылями ходить по дому, стоять, садиться в машину и выходить из нее даже без стимуляции. Авторы отмечают, что неизвестно, смогут ли пациенты с другими травмами спинного мозга использовать устройство, — поскольку проверяли его на конкретном и частичном повреждении. Но эпидуральная стимуляция уже помогала другим пациентам — в том числе с полным сенсорномоторным параличом, декодирование сигналов мозга тоже не ново, а откалибровать устройство достаточно просто. Поэтому каких-то серьезных помех для применения нейроинтерфейса у других пациентов ученые не видят. https://nplus1.ru/news/2023/05/24/walk-again Электростимуляция спинного мозга может помочь двигать не только ногами, но и руками. Ранее сообщалось: С помощью электрической стимуляции двигательных нейронов американские учёные восстановили подвижность в руке, которая после инсульта страдала от пареза. Это достижение - результат работы нейробиологов, инженеров по робототехнике и врачей-нейрохирургов Источник: vk.com Комментарии: |
|