Вітер забезпечив шотландські будинки енергією на 136% – новий березневий рекорд
7 Квітня , 2017
Новий електронний мікроскоп може “бачити” більше, ніж просто зображення
8 Квітня , 2017

Розроблено нейропротез, керований головним мозком

Промінчик надії для багатьох нужденних.

Американець Білл Кочевар став першим пацієнтом з тетраплегією (паралічем чотирьох кінцівок), якому вдалося повернути здатність рухати руками за допомогою імплантованих в мозок електродів в обхід пошкодженого спинного мозку. Повідомляється, що експеримент пройшов настільки вдало, що випробуваний тепер може самостійно почухати ніс, взяти кухоль з водою, піднести його до губ, випити вміст через соломинку, а потім скуштувати пюре з тарілки.

Дослідження було проведене вченими з університету Кейс Вестерн Резерв і Центром функціональної електростимуляції Клівленда в рамках проекту BrainGate, в ході якого проводяться клінічні випробування по відновленню рухових здібностей паралізованих людей. Повідомляє видання The Gardian.

Незважаючи на це, вченими була проведена неймовірно старанна робота (до цих пір нікому не вдавалося, навіть, частково повернути рухливість рук людини з тетраплегією), на їх думку, це лише початок шляху.

«Для людини, яка отримала травму вісім років тому і не могла рухатись, поява мобільності, нехай і зовсім невеликої – це просто приголомшливо. – радіє 56-річний Білл Кочевар, який був знерухомлений від плечей після вкрай невдалого падіння з велосипеда. – Нічого подібного я собі і уявити не міг».

Імплантована розробка складається з двох частин: інтракортікального інтерфейсу «мозок-комп’ютер» (iBCI), який обробляє і декодує сигнали мозку, і FES — функціональної електричної стимуляції, що забезпечує необхідну роботу м’язів. Раніше вони використовувались окремо один від одного.

Так, за допомогою iBCI випробовувані могли «силою думки» переміщати зображення на екрані комп’ютера і керувати роботизованими руками, в той час як система FES дозволяла паралізованим людям рухати кінцівками, проте до цих пір їм доводилося робити це опосередковано, знизуючи плечима або киваючи головою, а не безпосередньо за рахунок сигналів мозку. Заслуга ж американських учених полягає в тому, що їм вдалося об’єднати ці дві технології.

«Надалі наші розробки мають привести до зародження принципово нового покоління нейропротезів, які, як ми сподіваємось, коли-небудь повернуть паралізованим людям мобільність і незалежність», — заявив один із керівників дослідження Чі Хочерг.

Спершу дослідники помістили Кочевара в установку для магнітно-резонансної томографії і змусили його представляти рухи різних частин тіла, відстежуючи при цьому, які ділянки мозку ставали активними.

«Такий вид структурної візуалізації – єдиний спосіб отримати точний атлас зон мозку, необхідний для надійної роботи нейроінтерфейсу», — пояснює один з дослідників Болу Аджібойє.

Потім почався сам експеримент. В першу чергу вчені вживили в рухову кору головного мозку Кочевара два 96-канальних масиви електродів, які фіксують активність зон, що відповідають за рухи (iBCI). Після цього дослідники помістили 36 електродів у верхнє і нижнє передпліччя пацієнта для функціональної електростимуляції м’язів (FES).

Крім цього, щоб подолати гравітацію, яка не дозволила б просто так підняти руку, вчені розробили мобільний механізм підтримки, також контрольований мозком випробуваного. Таким чином, робота системи зводиться до наступного: отримавши від iBCI дані про рух, який необхідно зробити, система FES перетворює їх у серію електричних імпульсів, відповідним чином стимулюючи м’язи руки.

Говорячи простою мовою, за допомогою комп’ютера паралізовані м’язи отримують команду від головного мозку в обхід атрофованого спинного мозку і починають скорочуватись, дозволяючи пацієнту зробити те, що він хоче.

Варто відзначити, що після вживлення імплантів Кочевару знадобилося чимало часу, щоб оволодіти системою. Перш за все, необхідно було натренувати ослаблі за вісім років м’язи. Для цього вчені протягом року їх регулярно електростимулювали.

Коли повернулась рухливість, Кочевар ще чотири місяці тренувався керувати рукою у віртуальній реальності. І лише потім, коли пацієнт навчився добре контролювати віртуальну руку, йому дозволили взяти контроль над своїми справжніми кінцівками. Тим не менш, випробуваний не скаржиться і каже, що «все пройшло швидко».

«Управляти віртуальною я навчився практично відразу, — розповідає Кочевар, — а потім лише вдосконалював вміння».

Слід підкреслити, що система не позбавлена вад. Так, Кочевар не відчуває зворотного зв’язку. Втім, його це абсолютно не турбує.

«Ми провели кілька експериментів, в ході яких я закрив очі і проводив маніпуляції наосліп. Я зміг це зробити», — говорить він. За словами дослідників, не виключено, що в майбутньому їм вдасться змоделювати і свого роду «віддачу».

Крім цього, рухи рук відбуваються повільно, обмежено і з певною затримкою. Нарешті, система сама по собі досить громіздка і складна для щоденного використання, не кажучи вже про використання за межами лікарні. Тим не менш, досягнуті результати фахівці все одно вважають вельми значущими і обнадійливими.

На даний момент вчені займаються мініатюризацією технології, щоб її можна було цілком імплантувати в тіло, а також мають намір адаптувати систему і для нижніх кінцівок. При цьому їх основним «піддослідним «як і раніше залишається Кочевар, про якого дослідники мають дуже високу думку.

«Цей чоловік власноруч пробиває дорогу для людей з травмами спинного мозку. — говорить Боб Кірш з університету Вестер Кейса. — Можливо, саме завдяки Кочевару такі люди в майбутньому знайдуть втрачену незалежність».

LEU
LEU
Головний редактор сайту uaengineer.com.ua

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: