Нейроинтерфейс помог вернуть чувство осязания пациенту с травмой спинного мозга

Нейробиологам и нейроинженерам из Мемориального института Баттеля (США) и Векснерского медицинского центра при Университете штата Огайо впервые удалось восстановить чувство осязания и моторную функцию у парализованного 28-летнего пациента при помощи интерфейса “мозг — компьютер”, задействовав остаточную сенсорную сигнализацию от его собственной руки. Как сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Cell, ученые перенаправили сигналы от мозга к мышце, минуя спинной мозг.

Restoring the Sense of Touch Using a Sensorimotor Demultiplexing Neural Interface

doi. org/ 10.1016/ j.cell. 2020.03.054

Айэн Буркхарт уже несколько лет сотрудничает с командой из лаборатории NeuroLife: тяжелую травму спинного мозга он получил в 2010 году, в результате несчастного случая, который произошел с ним во время дайвинга. При помощи технологии, которая усиливает слабые сигналы от выживших нервных клеток кожи к мозгу, где они обрабатываются и отправляются обратно в виде искусственных тактильных сигналов — подобно вибрации мобильного телефона, — парализованный может вновь ощущать, какую силу захвата нужно применять при обращении с хрупким или тяжелом предметом либо при поднятии чего-либо.

Само носимое устройство похоже на рукав с системой электродов, закрепленных на коже. Кроме того, в кору мозга пациента встроили специальный чип. Теперь Айэн может ощущать свое прикосновение, чувствовать хватку руки и поднимать кружку с кофе или даже играть в Guitar Hero.

«Раньше Айэн ощущал свою руку как чужую — из-за отсутствия сенсорной обратной связи. Также были проблемы с контролированием руки, если он пристально не наблюдал за ее движениями. Это требует большой концентрации и делает почти невозможной простую многозадачность: например, пить газировку во время просмотра телевизора», — рассказал Патрик Гэнцер, один из разработчиков.

По словам Гэнцера, у таких пациентов с полной травмой спинного мозга, как Айэн, почти всегда сохраняются пучки нервных волокон. Это позволяет им повышать сигналы до уровня, на котором мозг будет реагировать, а сигналы будут искусственно отправляться обратно с использованием тактильной связи.

«Было удивительно получить сенсорную информацию, исходящую от устройства, которое изначально создавалось для того, чтобы я мог контролировать свою руку только в одном направлении», — сказал сам Буркхарт.

Исследователи разрабатывают “киберрукав” следующего поколения, который можно было бы легко надевать и снимать в домашних условиях. Кроме того, они трудятся над созданием портативных небольших устройств, которыми было бы легко управлять при помощи планшета.

Ранее разработчиками о случае данного пациента была опубликована статья в Nature:

Restoring cortical control of functional movement in a human with quadriplegia

DOI: 10.1038/ nature17435

Источники:

статья Reconnecting the Brain After Paralysis Using Machine Learning

Brain-Computer Interface Restores Sense of Touch with Haptic Signals

на сайте MathWorks

статья Нейроинтерфейс помог вернуть чувство осязания пациенту с травмой спинного мозга на сайте Naked Science

На фотографиях: Айэн Буркхарт, который получил травму спинного мозга в 2010 году.

Третье фото: разработанный для пациента рукав с множеством электродов. Четвёртое фото: Теперь Айэн может играть в Guitar Hero

Источник: vk.com

Комментарии: