Ученые из США смогли восстановить ощущение руки при травме спинного мозга
Восстановления возможности ощущать руку при тяжелой травме спинного мозга добились с применением технологии взаимодействия «мозг-компьютер» американские исследователи, 23 апреля сообщает Eurek Alert.
Группа исследователей из Мемориального института Баттела и Медицинского центра Векснера Университета штата Огайо смогли восстановить ощущение руки у участника исследования, который после тяжелой травмы мозга не чувствовал руку. Они усовершенствовали технологию интерфейса «мозг-компьютер» (BCI, brain-computer interface), добившись, что нейронные сигналы, которые настолько малы, что их невозможно воспринимать, усиливаются и посредством искусственной сенсорной обратной связи отправляются участнику. Это приводит к значительному улучшению двигательной функции.
28-летний Ян Буркхарт получил травму спинного мозга во время несчастного случая в дайвинге в 2010 году. С 2014 года он участвует в проекте с названием NeuroLife с целью восстановить функции правой руки с помощью устройства, работающего через систему электродов на его коже и небольшой компьютерный чип, вживленный в кору мозга. Эта установка, которая использует провода для передачи сигналов движения от мозга к мышцам, минуя травмированный участок спинного мозга, дает Буркхарту достаточный контроль над его рукой, чтобы провести кредитной картой, поднять кофейную кружку и сыграть в Guitar Hero.
До сих пор порой Ян не ощущал руку и не мог контролировать ее, если не наблюдал за своими движениями внимательно. «Это требует большой концентрации и делает почти невозможной простую многозадачность, такую как питье содовой во время просмотра телевизора», — говорит один из авторов устройства, Патрик Ганцер.
Исследователи обнаружили, что, хотя у Буркхарта почти не было ощущений в руке при стимуляции его кожи, нейронный сигнал — настолько малый, что его мозг не мог его воспринимать — все-таки доходил до мозга. Ганцер объясняет, что даже в случае «клинически полной» травмы спинного мозга почти всегда есть несколько пучков нервных волокон, которые остаются нетронутыми. Исследователи смогли увеличить эти сигналы до уровня, когда мозг может реагировать.
Типичными примерами тактильной обратной связи являются вибрации от мобильного телефона или игрового контроллера, которые позволяют пользователю почувствовать, что что-то работает. Новая система позволяет сенсорным сигналам, исходящим от кожи Буркхарта, возвращаться в его мозг через искусственную тактильную обратную связь, которую он может воспринимать.
Достижения в системе BCI позволяют Буркхарту надежно обнаруживать что-либо одним касанием, в будущем это может быть использовано для поиска и захвата объекта, не видя его. Система также впервые восстанавливает и движение, и ощущение прикосновения, что дает чувство контроля и позволяет делать что-либо быстрее. Наконец, эти усовершенствования позволяют системе BCI ощущать, какое давление нужно использовать при обращении с предметом, например, поднимая хрупкий легкий предмет или более тяжелый, для которого необходим более прочный захват.
