Почти шесть лет назад 19-летний первокурсник колледжа Иан Беркхарт (Ian Burkhart) неудачно нырнул в море и по несчастному стечению обстоятельств сломал шею о песчаное дно. Он оказался полностью парализован, потерял способность управлять руками и ногами. Такие травмы всегда считались неизлечимыми. До вчерашнего дня.
13 апреля 2016 года специалисты из университета штата Огайо объявили, что им удалось восстановить частичный контроль над кистью правой руки и пальцами Беркхарта. Для лечения применили экспериментальную кибернетическую технологию: имплантированный в мозг чип напрямую по проводам посылает сигналы мускулам, в обход спинного мозга. Это первый в истории медицины случай восстановления контроля над кистью у пациента с квадриплегией.
Имплантат через компьютерный интерфейс подключается к рукаву со 130 электродами на руке. В течение двух лет после внедрения микросхемы Иан тренировался фокусировать свои мысли, наблюдая результаты на экране компьютера в лаборатории. В итоге, тренировка принесла успех.
Конечно, управление кистью и пальцами сильно ограничивает арсенал движений. Иан парализован ниже груди, сохранил частичное управление только плечами и бицепсами. Теперь же он получил возможность нажимать на кнопки, играть в компьютерные игры, совершать многие другие действия.
Парализованный человек играет в Guitar Hero
Операцию на мозге осуществили в 2014 году. Предварительно была проведена томография, чтобы определить конкретный участок, который отвечает за движения конечностей в моторной коре в области передней центральной извилины левого полушария (чуть выше уха). Во время операции эта зону тщательно тестировали, чтобы уточнить место для имплантата.
«Мы потратили полтора часа, определяя точное место», — сказал Али Резаи (Ali Rezai), хирург и директор центра нейромодуляции при университете штата Огайо.
В это место поместили чип с 96 контактами (микроэлектродами), которые регистрируют активность нейронов.
После операции и восстановления начались многочисленные тренировки. Программное обеспечение для обработки сигнала мозга создали учёные из некоммерческого института Battelle Memorial Institute. После каждой сессии обучения программу откалибровывали, потому что сигнал значительно изменялся от тренировки к тренировке.
Иан Беркхарт говорит, что тренировки были изматывающими. «Аватар» на компьютерном экране (3D-модель руки) заставлял его пробовать различные типы движений.
Сигнал передавался на рукав со 130 электродами. «Приходилось очень-очень сильно концентрироваться просто чтобы сделать вещи, которые раньше делал вообще не задумываясь, — говорит Иан. — Но это как спорт, ты пробуешь ещё и ещё, и постепенно становится легче». Первые результаты появились через несколько месяцев, тогда он впервые смог двигать кистью сам, без помощи аватара.
После года тренировки он уже мог взять бутылку, налить содержимое в кружку, взять пальцами трубочку и пить.
В конце концов, по американской медицинской классификации, его инвалидность могли бы переквалифицировать со степени С5 до менее тяжёлой С7.
К сожалению, финансирование научного проекта заканчивается в этом году, скоро Беркхард вернётся домой, где вернётся к прежней жизни практически полностью парализованного инвалида.
Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature (doi:10.1038/nature.2016.19749).
Комментарии (37)
Tachyon
14.04.2016 12:58+11Чем то напомнило «Призрак в доспехах» — пока работаешь на контору — все импланты твои, если уволишься, импланты изымут и не факт что после этого выживешь…
Ну а компании найти спонсора, или хотя бы оставить устройство Иану. Они уже многое сделали — показав что это возможно и работает, молодцы.
My-MyGovoritKorovka
14.04.2016 13:10+2Очень надеюсь, что они смогут, либо закончить проект и быть готовыми к плановому производству, либо найдут средства для продолжения проекта. Это однозначно огромный успех, действительно полезный проект, действительно стоящее всех тех денег и времени, что он требует.
И правда, будет очень жестоко оставить парня без движений после всего того, что он пережил, испытал и что почувствовал вновь.
iminusd
14.04.2016 13:10+3По мне такие успехи в практической науке достойны первых полос.
Это будущее, господа!My-MyGovoritKorovka
14.04.2016 13:18-7У нас есть кем восхищаться. Сейчас он как раз вещает, если вы меня понимаете…
Maxmaxmaximus
15.04.2016 00:31Мне кажется вообще классная идея вначале вживить чип, а потом уже калибровать для него ПО. Интересно, что у них на компьютере было, нейросеть симулирующая спинной мозг?
u010602
14.04.2016 13:18Мне интересно как скажется на мышцах постоянная электрическая стимуляция. Да еще и через кожу. Если даже в мозг лезут, почему не вставить электроды в мышечные волокна, а шлейф протянуть под кожей до плеча. Токи, а значит и побочки и расход электричества будет намного ниже.
My-MyGovoritKorovka
14.04.2016 13:33Полагаю, что это очень повлияет на «внешний вид» испытуемого. А что, есть большая разница в стимуляции через кожу и в электродах на прямую?
u010602
15.04.2016 01:04+1Я не эксперт, но думаю что разница должна быть колоссальная. Электричество в объеме будет угасать пропорционально кубу расстояния. Кроме того зачем стимулировать электричеством кожу, сосуды и прочие ткани. Ну и кожа имеет приличное сопротивление, по крайней мере внешние слои. Про точность не знаю что сказать, может она и не нужна, а может и нужна. Если нужна, то проще распределить множество тонких электродов, чем «бить» в одну точку в надежде что «растечется».
Думаю внешний вид парализованного от шеи человека сильно не испортиться. Лично мне было бы все равно какой я имею вид, если я не могу шевелится.
1win1
14.04.2016 13:42+4Как тут уже отмечали, продукт пока не похож на законченную версию, поэтому, я думаю, и не стали идти на такие радикальные меры. Если идея себя оправдает, тогда действительно, можно будет имплантировать всю систему внутрь.
П.С. И тем не менее, я до сих пор не могу понять, зачем отбирать у Иана устройство, которое вернуло ему часть возможностей.
Alexsandr_SE
14.04.2016 22:11Его нужно постоянно обслуживать похоже. И это дорого. Кто платить будет? Неизвестно что там в месте вживления микросхемы в мозг творится.
lgorSL
14.04.2016 14:08+1Кстати, чтобы играть на компьютере, управлять именно рукой не обязательно. Есть же связь мозга прямо с компьютером! Не, я понимаю, что для этого человека крайне важно двигать рукой, но эта технология вдобавок может позволить здоровому человеку управлять чем угодно в дополнение к рукам и ногам.
Причём не обязательно вживлять что-нибудь в мозг, в идеале должен быть какой-нибудь шлем или ободок, который считывает активность мозга.Garbus
14.04.2016 15:01Звучит хорошо, но если и появится, то очень нескоро. Даже родные руки/ноги ведут себя плохо после болезней сковывающих подвижность, что уж говорить о простоте освоения дополнительного манипулятора?
Хотя будет неплохо, если хотя бы лет за 10 дело дойдет до массового тестирования интефейса мозг — механическая конечность. А в будущем глядишь дойдут и до искусственного выращивания поврежденных частей организма «на замену».
BelBES
14.04.2016 17:48По показаниям МРТ вроде бы уже научились рулить ПК(на кикстартере даже был какой-то проект подобный несколько лет назад), но точность не очень высокая.
Garbus
15.04.2016 13:20Ну из МРТ иногда хочется и вылезти. Да и реализовывать стоит с наличием обратной связи, что без электродов пока не сделать. Хотя и с ними еще на первые шаги не тянет. Так, скорее попытки ползать.
Хотя и довольно бодрые, местами.
Avitale
14.04.2016 14:23+2Блин, так хотелось порадоваться за парня, а последний абзац прям расстроил. Надеюсь, что в будущем сумеют довести эту идею до ума и запустить в массовое производство.
foxhole
14.04.2016 19:33+1Немного упоротого синтеза. Если взять во внимание достижения китайских ученых в сфере экспериментов на ДНК, немногим ранее опубликованные на ГТ, и идею биопортов из фильма «Экзистенция», то в радужном будущем нас может ожидать некий с рождения встроенный в мозг биопорт, позволяющий отдельным сознаниям связываться друг с другом напрямую в обход слов посредством физического контакта, или через интернет. Узнай, что думает о тебе твой кот.
VaalKIA
14.04.2016 21:10-1Не первый раз уже вижу такую дуру точащую из башки, ну неужели нельзя такие вещи делать беспроводными оставляя лишь небольшую техническую надстройку, ведь там просто смешной по объёму поток данных и от батареки-таблетки, наверняка такое устройство будет работать неделями.
vvzvlad
15.04.2016 06:06+1Умник. Прецизионные усилители тоже от батарейки запитаешь? В «смешной по обьему поток данных» надо еще превратить микровольтовые(хорошо, если не нано-) сигналы. И то, они сначала будут сырым потоком с АПЦ, который не такой уж и маленький, а его еще надо обработать.
VaalKIA
17.04.2016 00:30Синаптический разряд измеряется в милливольтах и это прекрасный диапазон для прямой оцифровки, усилители нужны в аналоговой технике, при работе с цифрой мы как раз избавляемся от искажений, сопутствующих усилителям, и всего того громздкого железа.
Raegdan
Зачем?! Ведь мозговые имплантаты уже поставлены. Почему бы не отдать или хотя бы не продать ему контроллеры и обученную программу перекодирования? Можно было бы запустить её на пишке в кармане или хотя бы ноутбуке в рюкзаке и пользоваться. Я бы на месте мужика вообще отказался бы от этого эксперимента — что за издевательство, вернуть руку, а потом отобрать?!
BelBES
Надо полагать, что обоудование требует обслуживания (да и судя по мотку проводов, оно совсем не продакшен качества), т.ч. в нелабораторных условиях оно скорей всего проработает не дольше первой серьезной поломки, а дальше все равно откат к инвалидности.
artemonster
представь мозг как желе, а в него вставили «расческу» из железных гвоздей. В этом сейчас главная проблема мозговых имплантантов — их нельзя долго в мозгу оставлять, иначе там всё отмирает
tzlom
Это кстати не совсем так, есть результаты по новым микроэлектродным массивам, в обезъяне уже 5 лет, в человеке 2 года и нет фатальной деградации.
Maxmaxmaximus
На чем основано это утверждение?
artemonster
я не знаю, что вам нужно. доказательство этого факта находится легко из любой публикации по этой теме. я своё утверждение основывал на своём опыте работы с этими штуками
Maxmaxmaximus
Так я и говорю, интересно же, делитесь =)
Raegdan
Насколько я знаю, имплантаты в нервную ткань делают из инертных металлов, например платины. И технология самого по себе электрода давно обкатана — погуглите «кохлеарный имплантат».