Мировая наука

Цифровой мост «мозг-компьютер» поставил на ноги парализованного пациента

07.06.2023

1043


Учёные Лозаннского политеха EPFL разработали интерфейс «мозг-компьютер» (BCI), который преобразует мозговые электронные импульсы в физические действия.

Швейцарец Герт-Янг получил тяжелую травму 12 лет назад после падения с велосипеда. У молодого человека парализовало нижнюю часть тела. В следствии нарушения связи между мозгом и областью спинного мозга, контролирующего нижние конечности, Герт-Янг не мог ходить и оказался прикованным к инвалидной коляске.

Новая технология позволяет через специальные электроды,  имплантированные над областью головного мозга пациента, отвечающего за движение ног, передавать сигнал на особый нейростимулятор, размещенный над аналогичной областью спинного мозга. Первые имплантаты декодируют намерение пациента начать движение и посылают информацию на устройство, которое преобразует ее в стимуляцию мышц, что и позволяет осуществить движение.

Эпидуральная электростимуляция хорошо проявила себя во время экспериментальных исследованиях на подопытных крысах, макаках. В исследованиях на людях электростимуляция также показывала хорошие результаты. Испытуемые могли стоять, передвигаться при опоре и поддержке ходунков. Но само движение было сложно контролировать. Пациент Герт-Янг стал участником испытаний и проходил все этапы реабилитации.

Устройство, предложенное швейцарскими исследователями, позволило соединить головной мозг со спинным мозгом минуя поврежденные нервные окончания. Ученые провели исследования, для того чтобы более точно определить участки головного мозга, отвечающие за движение нижних конечностей. Именно к этим участкам и были подключены импланты —  2 титановых круглых корпуса диаметром 5 сантиметров, внутри которых сетка из 64 электродов. Импланты были встроены в череп пациента, присоединив электроды к твердой мозговой оболочке левого и правого полушария.

Записанные сигналы мозга ловила антенна на внешней гарнитуре (ее пациент носил в рюкзаке за спиной) и передавала их в режиме реального времени на процессор, который преобразовывал полученные сигналы в двигательные намерения. Затем эти двигательные намерения преобразовывались в новые сигналы, которые обрабатывал тот же процессор.

Дальше команды поступали на генератор импульсов ACTIVA RC, который имплантировали под кожу на животе пациента. Генератор передавал электрические импульсы на корешки спинного мозга с помощью матрицы из 16 электродов на имплантированном лопастном проводе Specify 5-6-5. 
Мужчина прошел 40 сеансов нейрореабилитации — у него улучшилось сгибание ног и он смог ходить с костылями с работающим устройством. Пациент смог передвигаться по неровной поверхности, подниматься и спускаться по лестнице, контролировать движение ног, делать остановки. 

Результаты этого впечатляющего исследования опубликованы в Nature.com 
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06094-5  


«« | »»
Последние новости