Повреждения или заболевания спинного мозга могут приводить к нарушению поступления импульсов по нервным волокнам к мышцам ниже зоны повреждения. В недавних экспериментах, ученые использовали роботизированный компьютерный комплекс для того, чтобы пациентка с параличом могла двигать протезом с помощью мозга. И эти эксперименты показали что , женщина с квадриплегией была в состоянии, используя свой мозг , двигать манипулятором , и продемонстрировала « 10-уровневый контроль мозгом " протеза.
Результаты последнего эксперимента, который был проведен исследователями Университета Питтсбурга школы медицины в Пенсильвании, были опубликованы в журнале «Journal of Neural Engineering « .
Женщина, которая принимала участие в исследовании, 52-летняя Ян Шейерман, была парализована, и ей был поставлен диагноз «вариант спиноцеребеллярной дегенерации без вовлечения мозжечка».
В феврале 2012 года команда исследователей имплантировала хирургическим способом сетку с 96 крошечными электродами в определенные зоны мозга, которые в норме ответственны за движения правой руки и кисти.
Электроды были в состоянии принимать сигналы от отдельных нейронов, которые затем передавались в компьютер для того, чтобы выявить закономерности между нервными импульсами и воображаемыми и наблюдаемыми движениями, включая подъем и опускание руки.
Результаты этого первоначального исследования, - в котором пациентка Шейерман смогла зайти так далеко, что смогла сгибать и разгибать кисть роботизированного протеза руки и перемещать его назад и вперед, из стороны в сторону, поворачивать руку-протез и хватать объекты кистью - продемонстрировали "7D контроль". Полученные результаты были опубликованы в журнале « Lancet» в 2012 году.
Но в этом последнем исследовании под руководством профессора Эндрю Шварц из школы медицины Питта, Шейрман смогла освоить "10D контроль", при котором проводилось перемещение роботизированной руки в различные позиции с контролем запястья и кисти.
"Результаты показывают, что можно восстановить движения у пациентов с параличом "
Профессор Шварц и его коллеги объясняют, что нейрокомпьютерные интерфейсы (НКИ) "дают возможность в обход поврежденных тканей, путем декодирования импульсов, проводить движения роботизированными системами или вспомогательными устройствами - такими, как компьютерная мышь или роботизированный манипулятор.
"Наш проект показал, что мы можем интерпретировать сигналы от нейронов в простой компьютерный алгоритм для генерации сложных, плавных движений, которые позволяют пациенту взаимодействовать с окружающей средой", говорит Дженнифер Коллингер, научный сотрудник школы Питта.
Во время последней работы, команда заменила простое хватание протезом движениями пальцев других типов: отведение пальца, хватание пальцем, поворот запястья, движения в среднем пальце, сведение пальцев в щепотку, в результате чего удалось в общей сложности достичь 10 видов движения в роботизированной руке.
В ходе эксперимента, Шейерман смотрела анимацию движений и мысленно представляла их, и команда записывала сигналы ее мозга и они посылались в компьютер для калибровки системы. Далее, они использовали эту информацию, чтобы "читать ее мысли, « что позволило ей двигать рукой в нужное положение.
Комментируя результаты, профессор Шварц говорит:
"Что интересно, Ян лучше использовала манипулятор, если ей до этого показывали объекты в течение предыдущей калибровки. В целом, наши результаты показывают, что высоко скоординированные естественные движения могут быть восстановлены у людей с парализованными руками."
Хотя их эксперимент проводился только на одном человеке, исследователи отмечают, что их результаты сопоставимы с предыдущими исследованиями нервного тюнинга и роботизированной руки, выполненными на приматах.
Взаимодействие с физическими объектами является относительно новым в области НКИ, хотя некоторые исследования показали определенный успех в этом направлении, большинство НКИ имеет очень узкий спектр использования.
Когда исследование было закончено, и была проведена операция по удалению имплантированных электродов, пациентка Шейерман описала свои ощущения, как увлекательное приключение и высказалась, что рада, что помогла своим участием в исследовании ученым сделать еще один шаг в решении проблем пациентов с парализованными конечностями.
