Подпишитесь на оповещения
от Газеты.Ru
Дополнительно подписаться
на сообщения раздела СПОРТ
Отклонить
Подписаться
Получать сообщения
раздела Спорт

Паралич движению не помеха

Парализованный человек научился двигать руку «силой мысли»

Надежда Маркина 26.06.2014, 15:22
Ян Баркхарт может двигать парализованной рукой при помощи чипа в мозге The Ohio State University Wexner Medical Center
Ян Баркхарт может двигать парализованной рукой при помощи чипа в мозге

Заставить пациента двигать собственной парализованной рукой ученые смогли с помощью вживленного в мозг чипа. Это еще один шаг, улучшающий жизнь парализованных пациентов.

Парализованному человеку вернули возможность движения. В последние годы мы все чаще слышим об этом — скоро и удивляться перестанем. Ученые всего мира работают над тем, чтобы улучшить качество жизни людей, потерявших руку или ногу или потерявших способность двигаться. Но такого еще не было: нейрофизиологам Медицинского центра Университета штата Огайо

впервые удалось с помощью сигналов от мозга заставить двигаться не протез, а собственную руку пациента.

23-летний Ян Баркхарт попал в автомобильную аварию четыре года назад и с того времени страдал квадриплегией – параличом обеих рук и ног. Обрести движение хотя бы в одной руке ему помогла разработанная учеными Университета штата Огайо система Neurobridge (нейромост). Они на самом деле выстроили «мост» между мозгом и мышцами руки, поскольку естественный мост — спиной мозг — оказался поврежденным.

Нейрохирурги провели Яну операцию, в ходе которой в кору его мозга — в моторный отдел, который ведает движениями, — вживили тончайшие микроэлектроды. Электроды подходили к тем нейронам, которые обеспечивают движения руки. Чтобы точно определить местоположение электродов, мозг пациента исследовали при помощи функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Она указала, какие области моторной коры активизируются в то время, как пациенту демонстрировали определенное движение руки и он мысленно пытался повторить это движение. Внешние концы электродов размещались на чипе, который закрепили на черепе.

Хотя плашка на черепе с торчащим из нее проводом, конечно, не украшает мужчину, ради возможности двигать рукой можно и потерпеть.

Затем ученым нужно было создать мозг-компьютерный интерфейс, который бы мог преобразовывать электрические импульсы от нейронов мозга в сокращения мышц. Они разработали алгоритм для превращения нейронной активности при представлении того или иного движения в само это движение.

На мышцы руки электрические сигналы передавались при помощи специальной муфты, надетой на предплечье. В ней располагались 200 электродов, контактировавших с мышцами. Электроды стимулировали определенные мышцы, получая команды из мозга. Мышцы сокращались, и рука двигалась.

Но перед тем, как научиться двигать рукой, пациенту потребовалась подготовка, так как за четыре года неупотребления его мышцы атрофировались. Поэтому сначала в течение нескольких месяцев мышцам путем электрической стимуляции возвращали работоспособность.

Само обучение требовало от пациента немалой концентрации, так как

нужно было полностью сосредоточиться на определенном движении и мысленно совершить его, чтобы нейроны послали на интерфейс «мозг--компьютер» правильные сигналы.

Ян Баркхарт говорит, что очень доволен результатом: теперь он может самостоятельно есть, чистить зубы и т.д. Правда, он не может осязать предметы: обратной связи устройство не имеет.

Сегодня отрасль бионических протезов развивается очень бурно, причем в разных направлениях. Созданы совершенные протезы рук и ног, которые получают команды от мышц сохранившейся части конечности и преобразуют их в движения протеза. Бионические искусственные ноги могут подниматься по ступенькам и предугадывать повороты. Искусственные руки способны удерживать яйцо, не разбивая его, завязывать шнурки и совершать прочие тонкие движения. Более того, ученым удалось даже создать обратную связь, которая позволила человеку ощущать форму и текстуру предметов.

Другое направление — создание конечностей, управляемых от мозга при помощи мозг-компьютерных интерфейсов. Для того чтобы преобразовать намерение движения в голове в движение искусственной руки или ноги, можно использовать электроэнцефалографию (ЭЭГ). Этот метод использовал бразильский нейрофизиолог Мигель Николелис.

Он выполнил свое обещание, и первый удар по мячу на чемпионате мира по футболу — 2014 сделал парализованный человек в «экзоскелете», внешнем каркасе конечностей.

Но для более точного управления конечностями приходится регистрировать не ЭЭГ с поверхности черепа (что гораздо проще), а залезать в мозг и вживлять туда электроды. Этот способ уже испытан на парализованной женщине, которая научилась управлять таким способом искусственной рукой.

Остается добавить, что все перечисленное относится к управлению искусственными конечностями. Ученым же из Университета Огайо впервые удалось добиться движения собственной руки пациента.