Нейрокомпьютерный интерфейс позволяет с высокой точностью управлять движениями прежде парализованных кисти руки и пальцев.
Двадцатичетырёхлетний пациент, у которого пять лет назад из-за травмы позвоночника оказались парализованы ноги и руки, до некоторой степени вернул себе подвижность: теперь он может собственными руками налить стакан воды, расплатиться в магазине и даже играть в компьютерные игры. Как это стало возможным, описывают в журнале Nature исследователи из Университета штата Огайо и их коллеги из Баттельского мемориального института.
В основе метода лежат технологии нейрокомпьютерного интерфейса, позволяющие делать перевод импульсов с нейронного языка на цифровой и обратно. Двигательные импульсы рождаются в определённых областях мозга, после чего по проводящим путям спинного мозга отправляются к мышце. Если проводящие пути повреждены, то, хотя мозг продолжает генерировать сигналы, до адресата они дойти не могут. Можно, конечно, попытаться вылечить сам спинной мозг, а можно создать какую-нибудь альтернативу, сделать искусственный проводник, который заново свяжет мозг с мышцами.
На практике это означает, что из колоссального количества импульсов, генерируемых моторной (то есть отвечающей за движения тела) корой полушарий, нужно выделить те, которые предназначены именно для таких-то мышц и нужны именно для таких-то движений. У таких импульсов могут быть вполне определённые характеристики в смысле частоты, временной активности, особенностей взаимодействия с другими сигналами. Специальные алгоритмы занимаются анализом активности мозга и переводом нейронных импульсов в электрические, которые можно направить к мышцам. В данном случае в мозг пациенту вживили имплантат со 130 электродами, регистрирующими работу моторной коры. Когда человек хотел что-то сделать рукой, компьютер ловил эти сигналы у нейронов и отправлял их по специальной шине мышцам руки.
Сама идея таких устройств появилась достаточно давно, и создавать их начали тоже давно, как только поняли, что с их помощью можно достаточно точно управлять протезами и компенсировать неврологические повреждения. Так, в сентябре прошлого года исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Калифорнийского университета в Ирвайне сообщили, что им удалось в буквальном смысле поднять на ноги парализованного человека. А совсем недавно мы рассказывали о новых экспериментах патриарха нейрокомпьтерных наук Мигеля Николелиса, который вместе с нашим выдающимся нейробиологом Михаилом Лебедевым разработал устройство, позволяющее управлять инвалидной коляской силой мысли. Подобные технологии постепенно совершенствуются, и вот сейчас, как мы только что узнали, достаточно точную подвижность удалось вернуть пальцам, так что человек может даже играть в Guitar Hero. Конечно, пока такие устройства не отличаются мобильностью – пациент выглядит увешанным проводами, которые связывают его мозг и руку с внешней электроникой, однако, надо думать, современные технологии в скором времени сделают всё это достаточно миниатюрным, чтобы всё устройство можно было бы просто вживить под кожу.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение