После повреждения спинного мозга происходит нарушение нормальной связи между мозгом и спинномозговыми сетями ниже места травмы, что приводит к нарушению моторных функций (параличу).
В то же время, функция как мозга, так и спинного мозга ниже места травмы остается нормальной и задачей ученых было найти способ восстановить связь, что позволило бы провести реабилитацию и восстановить движения.
Ученые из Университета Вашингтона в Сент-Луисе разработали новый вид декодера, который позволит восстановить эту связь.
На основе экспериментов на 17 людях без травмы спинного мозга им удалось стимулировать движение в ноге с использованием транскутанной стимуляции спинного мозга или неинвазивных внешних электрических импульсов.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation.
Для фиксации электрической активности сигналов мозга ученые использовали специальный ЭЭГ шлем, оснащенный неинвазивными электродами.
Сидящие в шлеме добровольцы должны были вытянуть ногу в колене, а затем думать только о вытягивании ноги — при этом надо было ее удерживать неподвижно — что позволило ученым записать паттерны мозговых волн при выполнении обоих упражнений.
Полученная нейронная активность прошла обработку декодером, или алгоритмом, который проанализировал мозговую активность в обоих случаях и как оказалось – реальное и воображаемое движение имели схожие нейронные паттерны.
Ученые таким образом показали, что им удалось декодировать намерение движения, а не артефакт или шум, и, если использовать этот подход на людях с травмой спинного мозга, у которых не будет фактически возможности двигать ногами, то можно маркировать данные и обучить декодер фиксировать воображение движения ноги.
Ученые считают, что проведенное исследование является первым шагом для создания неинвазивного интерфейса мозг-позвоночник, который позволит считывать воображаемое движение с головного мозга и с помощью чрескожной стимуляции спинного мозга усиливать произвольные движения в конечности, что значительно улучшит прогноз реабилитации пациентов со спинальной травмой.
Команда ученных планирует разработать универсальный декодер, обученный на большом количестве людей, что упростит его использование в клинических условиях.
