Навигация по сайтуНавигация по сайту

Технологический прорыв: излечивание паралича

Ученые делают успехи в использовании имплантатов мозга для восстановления свободы движений у людей с травмами позвоночника.

Время достижения: 10-15 лет.

«Иди же! Иди!» - промелькнула мысль в сознании Грегуара Куртена.

Французский нейробиолог наблюдал за тем, как макака горбится на краю беговой дорожки. Его исследовательская группа сделала надрез в районе позвоночника животного, после чего обезьяна была парализована на заднюю правую лапу. После этого нейробиолог пытался доказать, что он может вновь поставить макаку на ноги. Для того чтобы сделать это, он и его коллеги установили записывающее устройство внутрь черепа животного так, чтобы он касался двигательной области коры головного мозга, и разместили моток гибких электродов вокруг позвоночника обезьяны ниже того места, после которого лапа была парализована.

Результат: система считывает намерение животного сделать движение конечностью и затем незамедлительно передает сигнал в форме последовательности импульсов, направленных к спинному мозгу подопытного. Вскоре правая нога макаки начала двигаться: вытягиваться и сгибаться. Животное медленно захромало вперед. «Обезьяна подумала, и затем - бум! Она уже шла», - с удовольствием вспоминает Грегуар Куртен, профессор из Федеральной политехнической школы Лозанны, Швейцария.

В последние годы лабораторные животные и несколько человек научились контролировать курсор мыши и роботизированные руки с помощью мысли благодаря имплантатам мозга, связанным с компьютером. На данный момент ученые делают успехи в борьбе с параличом и планируют покончить с ним раз и навсегда. По беспроводным сетям они соединяют устройства для считывания сигналов мозга с электрическими стимуляторами, расположенными на теле, создавая то, что Куртен называет «нейронным обходом», так, чтобы люди снова обрели способность управлять движением своих конечностей с помощью мыслей.

В Университете Кейс Вестерн Резерв в Кливленде, США, пациент средних лет с параличом четырех конечностей (диагноз: квадриплегия, то есть он может шевелить лишь головой и шеей) дал согласие на то, чтобы врачи поместили два записывающих имплантата ему в мозг. Эти имплантаты относятся к тому же типу устройств, что и те, что использовал  Грегуар Куртен в своем эксперименте с макакой. Они сделаны из кремния, размером меньше, чем почтовая марка, от них ответвляется сотня проводов толщиной с человеческий волос, способных «прислушиваться» к нейронам, подающим команды.

Обезьяна из лаборатории Грегуара Куртена

Чтобы привести в действие этот нейронный обход, исследовательская группа из Университета Кейс Вестерн Резерв, возглавляемая Робертом Киршом (Robert Kirsch) и Болу Аджибойе (Bolu Ajiboye), присоединила 16 тонких электродов к мышцам руки человека. На видео можно рассмотреть, как испытуемый медленно поднимает руку с помощью подлокотника с пружинами, заставляя свою руку открыться и закрыться. Ему даже удается поднять стакан так, чтобы трубочка доставала до его губ. Без помощи этой системы испытуемый не способен делать ничего из этого.

Просто попробуйте просидеть целый день, не двигая руками. Тогда Вы узнаете, как приходится людям, пережившим травмы позвоночника: Вы не можете даже почесать нос или погладить ребенка по голове. «Но если Вы пережили такую травму, - говорит Грегуар Куртен, приподнимая чашку эспрессо так, чтобы она прикоснулась ко рту, с намеренно гротескным движением. - Это изменит всю Вашу жизнь».

Грегуар Куртен держит 2 основные части интерфейса, соединяющего головной и спинной мозг

Результаты исследования, проведенного в Университете Кейс Вестерн Резерв, еще ждут дня своей публикации в медицинских журналах. Этот эксперимент является лишь одним из многих, пытающихся применить вживляемые электронные устройства для восстановления способностей и чувств.  Кроме лечения паралича, ученые надеются, что с помощью нейропротезирования можно будет восстанавливать зрение слепых людей, вживляя чип внутрь глаза, или даже восстанавливать воспоминания, потерянные из-за болезни Альцгеймера.

И они знают, что это сработает. Просто представьте специальные ушные имплантаты, которые бы использовали микрофон, чтобы передавать сигналы прямо к слуховому нерву, обходя нефункционирующие части внутреннего уха. Видео глухих детей, с широко открытыми глазами, слышащими своих матерей в первый раз в жизни набирают миллионы просмотров каждый месяц. Было вылечено более 250.000 пациентов с глухотой.

Но до этого момента было трудно превратить нейропротезы во что-то, что помогло бы парализованным людям. Еще в 1998 г. пациент впервые использовал мозговые сигналы, чтобы сдвинуть курсор компьютерной мыши. Однако этот и несколько других экспериментов с мысленным контролем предметами не нашли широкого практического применения. Эта технология так и осталась слишком радикальной и слишком сложной для применения вне лаборатории. «Двадцать лет работы, и ничего полезного в больницах! - восклицает Грегуар Куртен. - Мы так и продолжаем расширять границы, но еще остается спорным, произведет ли данная сфера исследований нечто стоящее».

Лаборатория ученого расположена в головокружительном стеклянном здании в Женеве, Швейцария. В нем также расположен центр стоимостью в 100 миллионов долларов, которым владеет швейцарский миллиардер Хансйорг Висс (Hansjörg Wyss), создавший учреждение специально для поиска решений технических препятствий, возникающих на пути нейротехнологий, таких как, например, обход конкретных зон спинного мозга.

В центре работают эксперты, занимающиеся разработкой медицинских устройств или имеющие опыт работы на производстве швейцарских часов; лаборатория разделена на стерильные оборудованные помещения, где золотые проволоки помещают на эластичные электроды, способные растягиваться вместе с телом человека.

Увеличенное изображение микрочипа, считывающего мозговые сигналы
Эластичные электроды, разработанные, чтобы стимулировать спинной мозг

Главой центра является Джон Донахью (John Donoghue), американский бизнесмен, одним из первых в США начавший заниматься имплантатами мозга и переселившийся в Женеву два года назад. Сейчас он пытается собрать в одном месте лучших специалистов, включая нейробиологов, технологов и врачей, а также современное оборудование с целью разработки конкурентоспособных систем.

В числе приоритетных задач Джона Донахью стоит создание «нейропередатчика» - ультракомпактного беспроводного устройства, способного собирать информацию из мозга со скоростью интернет-передачи. «Радио у Вас в голове», - как называет устройство сам бизнесмен. - Или самый продвинутый передатчик мыслей в мире». Прототипы размером со спичечный коробок сделаны из биосовместимого титана с сапфиром в качестве окна. Грегуар Куртен использовал более крупные версии данного имплантата в своих экспериментах с обезьянами.

Как сообщает Грегуар Куртен, устройства с нейронным обходом, какими бы сложными они ни были и как долго бы ни занимала их разработка, стоят потраченного на них времени, так как пациенты жаждут их заполучить. «Просто спросите, хочет ли человек шевелить своими руками, - говорит ученый. - Люди бы предпочли вернуться к своим ежедневным обязанностям. Они хотят вернуться к обычной жизни».

Краткий обзор исследования

Опубликовано: 11.03.2017 в 20:18

Похожие статьи

Вперед Назад

Комментарии

Комментарии отсутствуют

Выберите себе хорошего специалиста!

Понравилось? Поделитесь с друзьями или разместите у себя: