Спустя полтора года после травмы спинного мозга человек вновь смог ощутить прикосновения. 32-летнему парализованному пациенту помогли технологии на стыке протезирования и микрохирургии. Результаты этой работы ученые из Калифорнийского технологического института 10 апреля опубликовали в журнале eLIFE.
![](https://habrastorage.org/webt/4k/u7/g0/4ku7g0bb6wges5ss8iru_2_n4je.jpeg)
Расположение вживленных пациенту имплантов на 3D-модели левого полушария. 96-канальные электроды были имплантированы в премоторную кору (PMv) и супрамаргинальную извилину (SMG), а 48-канальные — в первичную соматосенсорную кору (S1)
По данным Всемирной Организации Здравоохранения ежегодно от 250 тыс до 500 тыс человек во всем мире перестают ходить и теряют тактильные ощущения из-за травм спинного мозга.
Первые попытки ученых восстановить опорно-двигательную систему были предприняты более 20 лет назад. Исследования в области восстановления функционирования спинного мозга проводил профессор Грегуар Куртин, английский ученый Джеффри Райтман. Но о прорывных успехах в данной области заговорили лишь в последние годы.
Одно из последних достижений принадлежит исследователям из Калифорнийского технологического института под руководством нейрохирурга Ричарда Андерсена. Ученые вживили в кору головного мозга парализованного человека две группы микроэлектродов. В эксперименте принял участие 32-летний пациент, полностью парализованный в результате травмы спинного мозга (произошла 1,5 года назад).
При подобных травмах между нейронами соматосенсорной зоны и рецепторами на коже происходит разрыв связи. В результате чего стимул, который поступает на рецепторы, не доходит до мозга, и человек перестает реагировать на тактильные ощущения. Но сам мозг остается невредимым.
В ходе эксперимента исследователи стимулировали нейроны в мозговой области – на электроды поступали небольшие разряды тока. Нейроны отреагировали лишь на 46 из 96 электродов. При этом сигнал был постоянным и не было фиктивных срабатываний, а реакция напоминала естественную. В ходе эксперимента пациент смог испытать тактильные ощущения, которые он чувствовал до повреждения. Ему казалось, что он жмет руку, поднимает ее, его похлопывают по плечу.
![](https://habrastorage.org/webt/pc/zm/js/pczmjsowosibpcbztbwfboro8g4.jpeg)
Таблица полученных результатов. Лучше всего имитировались ощущения сдавливания и нажатия. Хуже всего — ощущение мурашек.
Исследователи планируют интегрировать разработку в существующее нейронное протезирование. Подобный опыт у лаборатории Андерсена уже имеется. В 2015 году они создали модель для соединения протезной роботизированной руки с электродами. Благодаря этому парализованный человек мог с помощью протеза брать чашку и пить из нее.
Израильская компания ReWalk Robotics еще в 2012 году создала экзоскелет, который помогает парализованному ниже пояса человеку начать снова получать удовольствие от прогулок пешком. Фактически это самостоятельный робот, прикрепленный к спине и ногам человека. Им можно управлять посредством внешних кнопок, специальным джойстиком или с помощью компьютера, телефона и планшета.
Система ReWalk оснащена сервоприводами, расположенными в «бедрах» и «коленях», которые дают возможность ходить. Также устройство включает акселерометры для отслеживания положения конечностей человека и всего тела в целом.
В экзоскелете человек может перемещаться со скоростью 2.6 км\ч. Вес устройства – 25 кг. Одного заряда аккумулятора хватает на 180 минут работы. Стоимость системы – $77000.
Немецкий нейробиолог Нильс Бирбаумер из Центра Висса разработал устройство, позволяющее полностью парализованным людям общаться. Прибор имеет нейрокомпьютерный интерфейс, который записывает ответы «да» и «нет» от пациентов, лишённых произвольных движений мышц. Технология основана на измерении активности мозга и кровотоков.
Прибор надевается на голову и передает сигналы, поступающие из мозга человека, при помощи инфракрасной спектроскопии. Подробнее о разработке
Медики полагают, что с помощью устройства можно определять, находится парализованный человек в сознании или нет. В дальнейшем они планируют создать технологию, которая даст возможность пациентам общаться более полно, не ограничиваясь ответами «да» и «нет».
Коллеги Бирмбауера из Стэнфорда во главе с нейрохирургом Джейми Хендерсоном создали технологию, благодаря которой пациенты с синдромом «запертого человека» могут общаться с помощью печатного текста. Правда, для этого потребуется хирургическое вмешательство: в кору головного мозга, отвечающую за движения, пациентам встраивают крошечный имплант.
Множество электродов импланта считывает сигналы от нейронов и передает их на специальный компьютер. Программное обеспечение для декодирования BrainGate интерпретирует сигнал и преобразует его в команду для набора текста.
Компьютер оснащен виртуальной клавиатурой. Человек с электродом должен набирать текст мысленно – представлять, как он двигает рукой и нажимает на виртуальную кнопку. Существенный минус — скорость «печати»: всего 8 слов в минуту.
![](https://habrastorage.org/webt/0r/s0/wl/0rs0wltvctjjliuqfotn_pvtbgo.jpeg)
Компания MoreGrasp использует более простую технологию без инвазивного вмешательства. Она создает протез руки, с помощью которого человек сможет брать различные предметы. Протез разрабатывается индивидуально под каждого. При помощи беспроводной технологии прибор списывает сигналы, проходящие в мозге при намерении пошевелить рукой. Полученный «каталог» сигналов используют для создания вспомогательного протеза.
Узнайте больше о новых технологиях в медицине на robo-hunter.com:
![](https://habrastorage.org/webt/4k/u7/g0/4ku7g0bb6wges5ss8iru_2_n4je.jpeg)
Расположение вживленных пациенту имплантов на 3D-модели левого полушария. 96-канальные электроды были имплантированы в премоторную кору (PMv) и супрамаргинальную извилину (SMG), а 48-канальные — в первичную соматосенсорную кору (S1)
По данным Всемирной Организации Здравоохранения ежегодно от 250 тыс до 500 тыс человек во всем мире перестают ходить и теряют тактильные ощущения из-за травм спинного мозга.
Первые попытки ученых восстановить опорно-двигательную систему были предприняты более 20 лет назад. Исследования в области восстановления функционирования спинного мозга проводил профессор Грегуар Куртин, английский ученый Джеффри Райтман. Но о прорывных успехах в данной области заговорили лишь в последние годы.
Возврат тактильных ощущений
Одно из последних достижений принадлежит исследователям из Калифорнийского технологического института под руководством нейрохирурга Ричарда Андерсена. Ученые вживили в кору головного мозга парализованного человека две группы микроэлектродов. В эксперименте принял участие 32-летний пациент, полностью парализованный в результате травмы спинного мозга (произошла 1,5 года назад).
При подобных травмах между нейронами соматосенсорной зоны и рецепторами на коже происходит разрыв связи. В результате чего стимул, который поступает на рецепторы, не доходит до мозга, и человек перестает реагировать на тактильные ощущения. Но сам мозг остается невредимым.
В ходе эксперимента исследователи стимулировали нейроны в мозговой области – на электроды поступали небольшие разряды тока. Нейроны отреагировали лишь на 46 из 96 электродов. При этом сигнал был постоянным и не было фиктивных срабатываний, а реакция напоминала естественную. В ходе эксперимента пациент смог испытать тактильные ощущения, которые он чувствовал до повреждения. Ему казалось, что он жмет руку, поднимает ее, его похлопывают по плечу.
![](https://habrastorage.org/webt/pc/zm/js/pczmjsowosibpcbztbwfboro8g4.jpeg)
Таблица полученных результатов. Лучше всего имитировались ощущения сдавливания и нажатия. Хуже всего — ощущение мурашек.
Исследователи планируют интегрировать разработку в существующее нейронное протезирование. Подобный опыт у лаборатории Андерсена уже имеется. В 2015 году они создали модель для соединения протезной роботизированной руки с электродами. Благодаря этому парализованный человек мог с помощью протеза брать чашку и пить из нее.
Вот еще несколько разработок, которые в будущем позволят вернуть физическую активность парализованным людям.
Экзоскелет для ходьбы
Израильская компания ReWalk Robotics еще в 2012 году создала экзоскелет, который помогает парализованному ниже пояса человеку начать снова получать удовольствие от прогулок пешком. Фактически это самостоятельный робот, прикрепленный к спине и ногам человека. Им можно управлять посредством внешних кнопок, специальным джойстиком или с помощью компьютера, телефона и планшета.
Система ReWalk оснащена сервоприводами, расположенными в «бедрах» и «коленях», которые дают возможность ходить. Также устройство включает акселерометры для отслеживания положения конечностей человека и всего тела в целом.
В экзоскелете человек может перемещаться со скоростью 2.6 км\ч. Вес устройства – 25 кг. Одного заряда аккумулятора хватает на 180 минут работы. Стоимость системы – $77000.
Транспорт для речи
Немецкий нейробиолог Нильс Бирбаумер из Центра Висса разработал устройство, позволяющее полностью парализованным людям общаться. Прибор имеет нейрокомпьютерный интерфейс, который записывает ответы «да» и «нет» от пациентов, лишённых произвольных движений мышц. Технология основана на измерении активности мозга и кровотоков.
Прибор надевается на голову и передает сигналы, поступающие из мозга человека, при помощи инфракрасной спектроскопии. Подробнее о разработке
Медики полагают, что с помощью устройства можно определять, находится парализованный человек в сознании или нет. В дальнейшем они планируют создать технологию, которая даст возможность пациентам общаться более полно, не ограничиваясь ответами «да» и «нет».
Сила мысли
Коллеги Бирмбауера из Стэнфорда во главе с нейрохирургом Джейми Хендерсоном создали технологию, благодаря которой пациенты с синдромом «запертого человека» могут общаться с помощью печатного текста. Правда, для этого потребуется хирургическое вмешательство: в кору головного мозга, отвечающую за движения, пациентам встраивают крошечный имплант.
Множество электродов импланта считывает сигналы от нейронов и передает их на специальный компьютер. Программное обеспечение для декодирования BrainGate интерпретирует сигнал и преобразует его в команду для набора текста.
Компьютер оснащен виртуальной клавиатурой. Человек с электродом должен набирать текст мысленно – представлять, как он двигает рукой и нажимает на виртуальную кнопку. Существенный минус — скорость «печати»: всего 8 слов в минуту.
![](https://habrastorage.org/webt/0r/s0/wl/0rs0wltvctjjliuqfotn_pvtbgo.jpeg)
Сигнал для рук
Компания MoreGrasp использует более простую технологию без инвазивного вмешательства. Она создает протез руки, с помощью которого человек сможет брать различные предметы. Протез разрабатывается индивидуально под каждого. При помощи беспроводной технологии прибор списывает сигналы, проходящие в мозге при намерении пошевелить рукой. Полученный «каталог» сигналов используют для создания вспомогательного протеза.
Узнайте больше о новых технологиях в медицине на robo-hunter.com:
Комментарии (7)
mad_god
22.04.2018 22:16уже можно имитировать окружающую реальность или ещё нет? Который раз по счёту мы уже открыли эту технологию на самом деле?
Panterik
23.04.2018 09:59Все это невероятно круто, НО.
Это все походит на забивание гвоздя в центральный процессор, и последующие стимулирование этого самого процессора током. Какие то цепи активируются и что то там случайно передают. Зная какие маленькие нейроны, какой там тонкий химико-электрический баланс… все это походит на варварство, хоть я и понимаю, что это лишь начало долгого пути совершенствования технологии.
Z55
Т.е. машины с мозгом человека-не такая уж и фантастика?
peterpro
Cкорее это ближе к Deus Ex.
Greendq
Ещё пока фантастика (дорого и малоэффективно в полном понимании), но уже почти реальность (есть прототипы). :)
FridayFrog
Тогда уже скорее человек с механическим телом.