Новая технология обеспечивает связь между головным и спинным мозгом, позволяя мысли управлять движением
Nature 25 мая 2023 г.
Герт-Ян Оскам передвигается с помощью трости. Фото: Жиль Вебер
Герт-Ян Оскам изменил свою жизнь благодаря новому устройству, которое создает интерфейс между его мозгом и нервами, затронутыми повреждением спинного мозга. Оскам является одним из примеров того, как современные технологии могут изменить жизнь человека, на первый взгляд, безнадежно прикованного к инвалидному креслу.
Двенадцать лет назад он попал в аварию на велосипеде, в результате которой повредил спинной мозг в области шеи и оказался парализованным в нижней части тела, а также частично парализованным в руках. Однако, современные технологии творят чудеса, Оскам сегодня снова может ходить благодаря устройству, которое создает цифровую связь между его мозгом и поврежденными нервами.
Оскар с гордостью рассказывает о том, как это устройство изменило его жизнь. Он смог сделать то, что ранее казалось невозможным — не зависеть от помощника при выполнении простых задач.
Это один из примеров того, как технологии могут облегчить жизнь людей, которые столкнулись с травмой или заболеваниями, приводящими к нарушению моторных функций. Устройства, которые создают «цифровой мост» между мозгом и нервами, сегодня активно развиваются, и, вероятно, в будущем станут доступнее и более продвинутыми, делая жизнь многих людей комфортной и независимой.
Интерфейс мозг-позвоночник
Это устройство, было разработано на основе предыдущей работы нейробиолога из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне, Грегуара Куртина и его коллег. Они доказали, что этот интерфейс может помочь людям с травмами спинного мозга восстановить ходьбу, при условии интенсивных тренировок.
Участником этого испытания был Оскам. Однако через три года наступило ухудшение. Для того чтобы продолжить улучшать его состояние, была создана новая система. Технология использовала спинной имплантат, который уже был у Оскара. Дополнительно в определенный отдел мозга были имплантированы два устройства. Эти импланты соединялись таким образом, чтобы две сетки с 64 электродами создавали мембрану, покрывающую мозг.
Как работает интерфейс мозг-позвоночник
Когда Оскам думает о ходьбе, мозговые имплантаты обнаруживают электрическую активность в коре мозга. Этот сигнал передается по беспроводной сети и декодируется компьютером, который Оскам носит в рюкзаке. Затем компьютер передает информацию на генератор спинных импульсов, что в результате приводит к восстановлению способности ходить.
Устройство для людей с травмами спинного мозга уже было разработано ранее, но работало на основе запрограммированной стимуляции, которая генерировала шагающие движения. Однако новое устройство, позволяет человеку полностью контролировать параметр стимуляции благодаря технологии транскраниальной магнитной стимуляции. Это дает возможность людям с травмами спинного мозга не только ходить, подниматься по лестнице, но и выполнять другие высоко координированные движения.
Оскар, отмечает, что раньше стимуляция контролировала его, теперь же он контролирует стимуляцию своей мыслью. Когда он решает сделать шаг, синхронизация между его мыслями и стимуляцией позволяет устройству работать автоматически. Разработчики надеются, что данная технология станет более доступной широкой аудитории и принесет пользу людям с травмами спинного мозга.
Расширенная реабилитация
Ученые сообщили, что после 40 сеансов реабилитации, Оскар смог восстановить способность произвольно двигать ногами и ступнями. Он использовал интерфейс «мозг-позвоночник». Этот тип движения был невозможен для него до стимуляции позвоночника, но тренировки с устройством вызвали дальнейшее восстановление нервных связей, которые не были полностью разорваны во время травмы. В настоящее время Оскар может ходить на короткие расстояния без устройства, если использует костыли. Он смог добиться постоянного улучшения функции позвоночника благодаря новому устройству. Нейробиолог Брюс Харланд, который работает в Оклендском университете в Новой Зеландии, считает, что это хорошая новость для всех, кто имеет травму спинного мозга.
По словам нейробиолога Анна Леонард из Университета Аделаиды, это огромный шаг вперед в улучшении функций у людей с подобными травмами. Кроме того, врачи считают, что существуют и другие перспективные варианты лечения, например, использование стволовых клеток.
В то же время, инженер-биомедик из Университета Западного Сиднея Антонио Лауто подчеркивает, что лучшим вариантом были бы менее инвазивные устройства. Некоторые пациенты могут столкнуться с риском инфекции, что потребует удаления имплантата через несколько месяцев, как это было в случае с одним из участников исследования. Однако нейрохирург Джоселин Блох верит в эффективность таких устройств и считает, что связанные с ними риски невелики по сравнению с преимуществами, которые они предоставляют.
В настоящее время команда исследователей изучает возможность восстановления движений рук с помощью подобного устройства и набирает группу из трех человек для дальнейших опытов. Ученые отмечают, что хотя «мозг-позвоночник» позволяет восстановить ходьбу, другие функции, такие как контроль мочевого пузыря и кишечника, устройством не затрагиваются. Поэтому требуются дополнительные исследования для расширения возможностей этого метода.
Исследования и литература
- Естественная ходьба после травмы спинного мозга с использованием интерфейса «мозг-позвоночник» DOI: 10.1038/ s41586-023-06094-5
- Травмы спинного мозга Статья
